sevda_sj
12th March 2015, 07:30 PM
نانو فناوری یکی از جدیدترین علومی است که در سه شاخه مرطوب، خشک و محاسبهای آینده زندگی بشر را دگرگون خواهد ساخت. یکی از مهمترین زمینههای تاثیرگذاری نانوفناوری در زندگی انسان، علم غذا است که به دلیل احتیاج روزمره و دائمی انسان به غذا هر گونه تغییر و تحولی در آن نقش به سزایی در تغییر کیفیت زندگی انسان خواهد داشت.نانوفناوری و نانو علم از پتانسیل قوی برای بهبود اقتصاد و استانداردهای زندگی بشر برخودار است و کاربرد آن در حوزههای مختلف از جمله ساخت مواد، الکترونیک و رایانه، پزشکی و بهداشت، امنیت ملی و دفاعی و غیره روز به روز بیشتر میشود.
مهمترین ابزار نانو فناوری ساخت نانو مواد است که در شاخه های مختلف علوم از جمله علوم غذا کاربرد دارند. از جمله کاربردهای نانو مواد در علوم غذا و صنایع غذایی، می توان به بستهبندی، تولید غذاهای ملکولی، برچسبگذاری و پایش، افزودنیهای غذایی، غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن و روکش کردن آنزیم ها اشاره نمود.بر اساس نظر غالب پژوهشگران نانوفناوری و نانو علم، دستیابی به فناوری نانو یکی از پایه های تحیکم استقلال و امنیت ملی کشور ها است. جایگاه نانو فناوری در علوم غذا از دو جنبه سلامت غذا و تغذیه و نیز مبارزه با گرسنگی اشکار و پنهان قابل بررسی است.
کاربردهای نانو فناوری در صنایع غذایی:
۱- بسته بندی
امروزه بسته بندی و پالایش مواد غذایی یکی از عمدهترین زمینه هایی است که به صورت ((هوشمند)) در آمدهاند و این بدان معنا است که این بسته ها به شرایط محیطی واکنش نشان میدهند، یا در صورت خراب و سوراخ شدن خود را تعمیر و ترمیم میکنند و یا حتی مصرف کننده را نسبت به وجود آلودگی و یا حضور عوامل بیماریزا در بسته، اگاه می سازند. در حال حاضر پژوهشگران هلندی در زمینه بسته بندیهای هوشمند یک گام به جلو برداشتهاند. انها بسته بندیهایی را طراحی کرده اند که به محض شروع فساد در ماده غذایی داخل بسته، از خود ماده نگهدارنده ازاد میکند. این نوع بسته بندی که ((آزاد شدن به دستور)) نام دارد توسط یک سوییچ زیستی، که به روش نانو فناوری ساخته شده فعال میشود.با فناوریهای فعلی، ازمایش الودگی میکروبی موادغذایی، بین دو تا هفت روز طول می کشد. همچنینی حسگرهایی که امروزه وجود دارند برای حمل ونقل بسیار بزرگ هستند. چندین گروه از پژوهشگران در ایالات متحده در حال تحقیق در زمینه تکامل حسگرهای زیستی هستند که عوامل بیماریزا را سریع و اسان جستجو میکند. دلیل انها برای این چنین تحقیقاتی این است که معتقدند (( ابر حسگر ها )) نقش بسیار تعیین کننده ای در برابر حملات تروریستی به انبار های غذا یی ایفا میکنند.مواد بسته بندی ضد میکروب نیز از دیگر دستاورد های نانوفناوری در صنعت بسته بندی مواد غذایی است و حتی در اینده می توان مواد ضد میکروب را به صورت مستقیم، به فیلم های بسته بندی وارد نمود.همچنین با استفاده از لایه ی نانو کامپوزیتی می توان تعامل اکسیژن خارج ازبسته بندی را با غذا کاهش و یا طعم دهنده ها و نگهدارنده های غذا را افزایش داد. با استفاده از نانو حسگر ها می توان عوامل بیماریزا، تغییرات دمایی، ترشح و غیره را در داخل بسته تشخیص داد
.2- تولید غذاهای ملکولی
پژوهشگران بر این باور هستند، که در اینده مهندسی ملکولی امکان تهیه و رشد مقادیر زیاد غذا را بدون نیاز به خاک، بذر، مزرعه وکشاورز فراهم میکند و با ورود این فناوری، گرسنگی از جهان رخت بر خواهد بست. با این تفکر به جای کاشت غلات و پرورش گاو ها برای بدست اوردن کربوهیدرات ها و پروتئین، نانو ماشین ها با همان نانو بوت، استیک یا ارد مورد نظر ما را از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن موجود در ترکیب اب یا دی اکسید کربن هوا می سازند. همچنین نانو بوت های موجود در غذا در دستگاه گردش خون به حرکت در می ایند و ان را از بقایای چربی و بیماری زای کشنده پاک میکنند. تولید ملکولی غذا یکی از اهداف و ارزوهای نانو فناوری است و به نظر می رسد که چندان به سرعت دست یافتنی نباشد. با استفاده غذا های ملکولی می توان گرسنگی را ریشه کن نمود، محتوای تغذیه ای مواد غذایی را افزایش داد و خطر مواد حساسیت زا را در مواد غذایی حذف کرد.
3- برچسب گذاری و پایش
امروزه برچسب گذاری تحت عنوان RFID که مخفف عبارت برچسب شناسایی با فرکانس رادیو یی میباشد، ساخته شده است. این برچسب ها یک تراشه مدار مجتمع می باشند که دارای یک مدار رادیوی و یک کد شناسایی تعبیه شده که در داخل خود هستند. مزیت برچسب RFID،ان قدر کوچک است که می توان ان را داخل خود محصول و نه روی بسته بندی جاسازی کرد. این برچسب قابلیت ذخیره سازی اطلاعات بیشتری دارد و از فاصله دور هم قابل اسکن است ( مثلا از روی جعبه های کارتن یا سایر بسته بندی ها )، همچنین تعداد زیادی برچسب را می توان به طور همزمان اسکن کرد.با استفاده از برچسب های RFID بر روی بسته بندی مواد غذایی، صندوقدار می تواند لحظه خرید یک مشتری را کنترل و همچنین اگر هر کدام از محصولات، تاریخ مصرفشان گذشته بود به مشتری یاد اوری نماید. بر چسب های RFID حتی پس از این که محصول غذایی فروشگاه را ترک کرد. اطلا عات را به فروشگاه ارسال می نمایند. این امر باعث میشود فروشندگان از رفتار مشتریان با ماده غذایی اگاه شوند.برچسب های دیگری در مقیاس نانو طراحی شدهاند که مشابهت بیشتری با UPC code دارند که به انها (( نانو بارکد )) گفته میشود. این برچسب از فاصله یک متری بار کد خوان خود کار، خوانده میشوند که این روش برای خواندن بار کد در بنادر مناسب است.برچسب گذاری مواد غذایی با روشهای ذکر شده فوق به این معنی است، که غذا تا چنگال مصرف کننده در مراحل فراوری حمل ونقل، غذا خوری ها، قفسه فروشگاه و حتی پس از خرید مشتریان توسط انها پایش میشود.
4- افزودنیهای غذایی
در مقیاس نانوبرای مثال شرکت باسف یک نوع کارتنوئید در مقیاس نانو تولید کرده است. کارتنوئید ها یک نوع افزودنی غذایی هستند که به غذا ها رنگ نارنجی میدهند و به طور طبیعی در هویج و گوجه فرنگی وجود دارند. بعضی از انواع کارتنویئد ها انتی اکسیدان می باشند و در بدن به ویتامین A تبدیل میشوند. شرکت BASF این کاروتنوئید را در مقیاس نانو، به شرکتهای بزرگ تولیدکننده غذا و نوشابه در سراسر جهان می فروشد تا در لیموناد ها، ابمیوه ها، و مارگارین ها مورد استفاده قرار گیرد.فرمو لاسیون افزودنی ها در مقیاس نانو جذب انها را در بدن راحت تر کرده، همچنین زمان نگهداری انها را افزایش میدهد. شرکت BASF همچنین کاروتنوئید صنعتی دیگری به نام لیکوپن به عنوان یک افزودنی غذایی تولید کرده است. لیکوپن به طور طبیعی در گوجه فرنگی وجود دارد.امروزه از دی اکسید تیتانیوم تولید شده در مقیا س نانو،در پوشش های شفاف پلاستیکی مواد غذا یی به عنوان محافظت کننده از اشعه ماورای بنفش استفاده میشود. این ماده در سال 1966 توسط FDA در مقیاس میکرون به عنوان یک رنگ افزودنی غذایی به شرط انکه در یک درصد ماده غذایی تجاوز ننماید تائید شده است و رنگ سفید درخشانی را به عنوان روکش بیسکوئیت ها و کیک ها ایجاد میکند. در مقیاس نانو این ذرات دیگر سفید نیستند بلکه شفاف می باشند.دی اکسید سیلیکون که به نام سیلسکا نیز شناخته میشود در مقیاس نانو به عنوان (( پوشش غیر آلی خوراکی )) برای جلوگیری از رسیدن اکسیژن و رطوبت به محصولات غذایی زیر پوشش به کار میرود و بنابراین باعث افزایش مدت ماندگاری انها میشود. این پوشش از چسبیده شدن آبنبا ت های سخت به یکدیگر، بیات شدن کلوچه ها و وارفتن غلات صحبانه ای در شیر و سایر موارد مشابه جلوگیری میکند. ضخامت پوشش مناسب برای این نوع مواد غذایی 0/5 تا 20 نانومتر است.
5- غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن
برای اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در ان سود ببرد، چه جزء ویتامین C حاصل از یک سیب و یا لیکوپن صنایع داخل لیموناد با شد، ماده مغذی باید به محل خاصی از بدن رفته و وقتی به انجا رسید فعال شود. کنترل و مهندسی انتشار مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقا تی نانو فناوری است. این مواد غذایی که (( غذا و دارو نامیده میشوند اجزای فعالشان توسط نانو کپسول در بدن توزیع میگردد. زیرا یکی از را ه های حفظ یک جز ء فعال غذایی، قرار دادن ان در یک پوشش محافظ است. این پوشش را می توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل ان از طریق پوشش انتشار یابد. به عنوان مثال موسسه غذایی جورج وستون در استرالیا نوعی نان به نام نان (( تیپ تاپ اپ )) تولید کرده که حاوی روغنی از اسید چرب امگا 3 حاصل از ماهی تن میباشد. اما روغن ماهی تن در داخل میکرو کپسول قرار داده شده است و بنابراین مصرف کننده طعم روغن ماهی را حس نمیکند و فقط وقتی این روغن به معده رسید و کپسول هضم شد ازاد میشود. چنین فناوری، در مورد ماست و غذای کودک به کار گرفته شده است.با استفاده از نانوکپسول از جنس پلیمر خوارکی می توان مزه و بوی ملکو ل های غذا را از تخریب تدریجی حفظ نمود و با این روش مدت زمان ماندگاری محصول را، افزایش داد.
6- روکش کردن آنزیم ها
یکی از دغدغه های شرکتهای صنایع غذایی جهان، نگهداری غذا و مصون نگهداشتن ان از اسیب آنزیم ها است. اگر بتوان به روشی آنزیم ها را از محیط غذایی دور کرد فرایند فساد مواد غذایی به تاخیر می افتد. با استفاده از نانو فناوری می توان با روکش کردن آنزیم ها، انها را از محیط فعالیت دور کرده، مانع از اثر انها شد. یکی از این روش ها، روکش کردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است. در این روش یک شبکه نانوکامپوزیتی را با فرایند پلیمریزاسیون در اطراف هر ملکول آنزیم ایجاد میکنند، تا از تخریب ان جلوگیری شود. این نانو ذرات حاوی آنزیم، در دمایی حدود 8 درجه سانتیگراد تا 5 ماه عمر میکنند. روکش کردن آنزیم در صنایع غذایی، یکی از فرایند های مهم برای حفظ کیفیت و بهبود نگهداری مواد غذایی است.
http://www.hamafza.ir/4181/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%86%D8%A7%D9%86%D9%88-%D9%81%D9%8B%8C%D8%B9-%D8%BA%D8%B0%D8%A7%DB%8C%DB%8C/
مهمترین ابزار نانو فناوری ساخت نانو مواد است که در شاخه های مختلف علوم از جمله علوم غذا کاربرد دارند. از جمله کاربردهای نانو مواد در علوم غذا و صنایع غذایی، می توان به بستهبندی، تولید غذاهای ملکولی، برچسبگذاری و پایش، افزودنیهای غذایی، غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن و روکش کردن آنزیم ها اشاره نمود.بر اساس نظر غالب پژوهشگران نانوفناوری و نانو علم، دستیابی به فناوری نانو یکی از پایه های تحیکم استقلال و امنیت ملی کشور ها است. جایگاه نانو فناوری در علوم غذا از دو جنبه سلامت غذا و تغذیه و نیز مبارزه با گرسنگی اشکار و پنهان قابل بررسی است.
کاربردهای نانو فناوری در صنایع غذایی:
۱- بسته بندی
امروزه بسته بندی و پالایش مواد غذایی یکی از عمدهترین زمینه هایی است که به صورت ((هوشمند)) در آمدهاند و این بدان معنا است که این بسته ها به شرایط محیطی واکنش نشان میدهند، یا در صورت خراب و سوراخ شدن خود را تعمیر و ترمیم میکنند و یا حتی مصرف کننده را نسبت به وجود آلودگی و یا حضور عوامل بیماریزا در بسته، اگاه می سازند. در حال حاضر پژوهشگران هلندی در زمینه بسته بندیهای هوشمند یک گام به جلو برداشتهاند. انها بسته بندیهایی را طراحی کرده اند که به محض شروع فساد در ماده غذایی داخل بسته، از خود ماده نگهدارنده ازاد میکند. این نوع بسته بندی که ((آزاد شدن به دستور)) نام دارد توسط یک سوییچ زیستی، که به روش نانو فناوری ساخته شده فعال میشود.با فناوریهای فعلی، ازمایش الودگی میکروبی موادغذایی، بین دو تا هفت روز طول می کشد. همچنینی حسگرهایی که امروزه وجود دارند برای حمل ونقل بسیار بزرگ هستند. چندین گروه از پژوهشگران در ایالات متحده در حال تحقیق در زمینه تکامل حسگرهای زیستی هستند که عوامل بیماریزا را سریع و اسان جستجو میکند. دلیل انها برای این چنین تحقیقاتی این است که معتقدند (( ابر حسگر ها )) نقش بسیار تعیین کننده ای در برابر حملات تروریستی به انبار های غذا یی ایفا میکنند.مواد بسته بندی ضد میکروب نیز از دیگر دستاورد های نانوفناوری در صنعت بسته بندی مواد غذایی است و حتی در اینده می توان مواد ضد میکروب را به صورت مستقیم، به فیلم های بسته بندی وارد نمود.همچنین با استفاده از لایه ی نانو کامپوزیتی می توان تعامل اکسیژن خارج ازبسته بندی را با غذا کاهش و یا طعم دهنده ها و نگهدارنده های غذا را افزایش داد. با استفاده از نانو حسگر ها می توان عوامل بیماریزا، تغییرات دمایی، ترشح و غیره را در داخل بسته تشخیص داد
.2- تولید غذاهای ملکولی
پژوهشگران بر این باور هستند، که در اینده مهندسی ملکولی امکان تهیه و رشد مقادیر زیاد غذا را بدون نیاز به خاک، بذر، مزرعه وکشاورز فراهم میکند و با ورود این فناوری، گرسنگی از جهان رخت بر خواهد بست. با این تفکر به جای کاشت غلات و پرورش گاو ها برای بدست اوردن کربوهیدرات ها و پروتئین، نانو ماشین ها با همان نانو بوت، استیک یا ارد مورد نظر ما را از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن موجود در ترکیب اب یا دی اکسید کربن هوا می سازند. همچنین نانو بوت های موجود در غذا در دستگاه گردش خون به حرکت در می ایند و ان را از بقایای چربی و بیماری زای کشنده پاک میکنند. تولید ملکولی غذا یکی از اهداف و ارزوهای نانو فناوری است و به نظر می رسد که چندان به سرعت دست یافتنی نباشد. با استفاده غذا های ملکولی می توان گرسنگی را ریشه کن نمود، محتوای تغذیه ای مواد غذایی را افزایش داد و خطر مواد حساسیت زا را در مواد غذایی حذف کرد.
3- برچسب گذاری و پایش
امروزه برچسب گذاری تحت عنوان RFID که مخفف عبارت برچسب شناسایی با فرکانس رادیو یی میباشد، ساخته شده است. این برچسب ها یک تراشه مدار مجتمع می باشند که دارای یک مدار رادیوی و یک کد شناسایی تعبیه شده که در داخل خود هستند. مزیت برچسب RFID،ان قدر کوچک است که می توان ان را داخل خود محصول و نه روی بسته بندی جاسازی کرد. این برچسب قابلیت ذخیره سازی اطلاعات بیشتری دارد و از فاصله دور هم قابل اسکن است ( مثلا از روی جعبه های کارتن یا سایر بسته بندی ها )، همچنین تعداد زیادی برچسب را می توان به طور همزمان اسکن کرد.با استفاده از برچسب های RFID بر روی بسته بندی مواد غذایی، صندوقدار می تواند لحظه خرید یک مشتری را کنترل و همچنین اگر هر کدام از محصولات، تاریخ مصرفشان گذشته بود به مشتری یاد اوری نماید. بر چسب های RFID حتی پس از این که محصول غذایی فروشگاه را ترک کرد. اطلا عات را به فروشگاه ارسال می نمایند. این امر باعث میشود فروشندگان از رفتار مشتریان با ماده غذایی اگاه شوند.برچسب های دیگری در مقیاس نانو طراحی شدهاند که مشابهت بیشتری با UPC code دارند که به انها (( نانو بارکد )) گفته میشود. این برچسب از فاصله یک متری بار کد خوان خود کار، خوانده میشوند که این روش برای خواندن بار کد در بنادر مناسب است.برچسب گذاری مواد غذایی با روشهای ذکر شده فوق به این معنی است، که غذا تا چنگال مصرف کننده در مراحل فراوری حمل ونقل، غذا خوری ها، قفسه فروشگاه و حتی پس از خرید مشتریان توسط انها پایش میشود.
4- افزودنیهای غذایی
در مقیاس نانوبرای مثال شرکت باسف یک نوع کارتنوئید در مقیاس نانو تولید کرده است. کارتنوئید ها یک نوع افزودنی غذایی هستند که به غذا ها رنگ نارنجی میدهند و به طور طبیعی در هویج و گوجه فرنگی وجود دارند. بعضی از انواع کارتنویئد ها انتی اکسیدان می باشند و در بدن به ویتامین A تبدیل میشوند. شرکت BASF این کاروتنوئید را در مقیاس نانو، به شرکتهای بزرگ تولیدکننده غذا و نوشابه در سراسر جهان می فروشد تا در لیموناد ها، ابمیوه ها، و مارگارین ها مورد استفاده قرار گیرد.فرمو لاسیون افزودنی ها در مقیاس نانو جذب انها را در بدن راحت تر کرده، همچنین زمان نگهداری انها را افزایش میدهد. شرکت BASF همچنین کاروتنوئید صنعتی دیگری به نام لیکوپن به عنوان یک افزودنی غذایی تولید کرده است. لیکوپن به طور طبیعی در گوجه فرنگی وجود دارد.امروزه از دی اکسید تیتانیوم تولید شده در مقیا س نانو،در پوشش های شفاف پلاستیکی مواد غذا یی به عنوان محافظت کننده از اشعه ماورای بنفش استفاده میشود. این ماده در سال 1966 توسط FDA در مقیاس میکرون به عنوان یک رنگ افزودنی غذایی به شرط انکه در یک درصد ماده غذایی تجاوز ننماید تائید شده است و رنگ سفید درخشانی را به عنوان روکش بیسکوئیت ها و کیک ها ایجاد میکند. در مقیاس نانو این ذرات دیگر سفید نیستند بلکه شفاف می باشند.دی اکسید سیلیکون که به نام سیلسکا نیز شناخته میشود در مقیاس نانو به عنوان (( پوشش غیر آلی خوراکی )) برای جلوگیری از رسیدن اکسیژن و رطوبت به محصولات غذایی زیر پوشش به کار میرود و بنابراین باعث افزایش مدت ماندگاری انها میشود. این پوشش از چسبیده شدن آبنبا ت های سخت به یکدیگر، بیات شدن کلوچه ها و وارفتن غلات صحبانه ای در شیر و سایر موارد مشابه جلوگیری میکند. ضخامت پوشش مناسب برای این نوع مواد غذایی 0/5 تا 20 نانومتر است.
5- غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن
برای اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در ان سود ببرد، چه جزء ویتامین C حاصل از یک سیب و یا لیکوپن صنایع داخل لیموناد با شد، ماده مغذی باید به محل خاصی از بدن رفته و وقتی به انجا رسید فعال شود. کنترل و مهندسی انتشار مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقا تی نانو فناوری است. این مواد غذایی که (( غذا و دارو نامیده میشوند اجزای فعالشان توسط نانو کپسول در بدن توزیع میگردد. زیرا یکی از را ه های حفظ یک جز ء فعال غذایی، قرار دادن ان در یک پوشش محافظ است. این پوشش را می توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل ان از طریق پوشش انتشار یابد. به عنوان مثال موسسه غذایی جورج وستون در استرالیا نوعی نان به نام نان (( تیپ تاپ اپ )) تولید کرده که حاوی روغنی از اسید چرب امگا 3 حاصل از ماهی تن میباشد. اما روغن ماهی تن در داخل میکرو کپسول قرار داده شده است و بنابراین مصرف کننده طعم روغن ماهی را حس نمیکند و فقط وقتی این روغن به معده رسید و کپسول هضم شد ازاد میشود. چنین فناوری، در مورد ماست و غذای کودک به کار گرفته شده است.با استفاده از نانوکپسول از جنس پلیمر خوارکی می توان مزه و بوی ملکو ل های غذا را از تخریب تدریجی حفظ نمود و با این روش مدت زمان ماندگاری محصول را، افزایش داد.
6- روکش کردن آنزیم ها
یکی از دغدغه های شرکتهای صنایع غذایی جهان، نگهداری غذا و مصون نگهداشتن ان از اسیب آنزیم ها است. اگر بتوان به روشی آنزیم ها را از محیط غذایی دور کرد فرایند فساد مواد غذایی به تاخیر می افتد. با استفاده از نانو فناوری می توان با روکش کردن آنزیم ها، انها را از محیط فعالیت دور کرده، مانع از اثر انها شد. یکی از این روش ها، روکش کردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است. در این روش یک شبکه نانوکامپوزیتی را با فرایند پلیمریزاسیون در اطراف هر ملکول آنزیم ایجاد میکنند، تا از تخریب ان جلوگیری شود. این نانو ذرات حاوی آنزیم، در دمایی حدود 8 درجه سانتیگراد تا 5 ماه عمر میکنند. روکش کردن آنزیم در صنایع غذایی، یکی از فرایند های مهم برای حفظ کیفیت و بهبود نگهداری مواد غذایی است.
http://www.hamafza.ir/4181/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%86%D8%A7%D9%86%D9%88-%D9%81%D9%8B%8C%D8%B9-%D8%BA%D8%B0%D8%A7%DB%8C%DB%8C/