تحول صنایع غذایی با نانو
فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است، علوم صنایع غذایی نیز از این قاعده جدا نیست.
از
نگاه لغوی، کلمه نانو به معنای یک میلیاردم است و در اصل از یک واژه
یونانی به معنای کوتوله گرفته شده است. در ترکیب فناوری نانو این کلمه به
مقیاس نانومتر ( NM ) اشاره دارد که برابر با یک میلیاردم متر (و یا یک
میلیونیم میلی متر) است. برای درک بهتر این مقیاس باید به دنیای اتم و
مولکول‌ها برویم.
یک
مولکول شکر اندازه‌ای در حدود نانو متر دارد. نسبت میان این مولکول و یک
سیب برابر است با نسبت میان سیب و کره زمین. در یک نگاه کلی، فناوری نانو،
فناوری است که به بررسی و دستکاری مواد و ساختارهای آن در ابعاد 1 تا 100
نانو متر می‌پردازد تا بتواند مواد جدیدی با خواص جدید بسازد. نانو
تکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند به ما اجازه می‌دهد که نگرشی در سطح
مولکولی و اتمی داشته و قادر باشیم که ساختارهایی در ابعاد نانو متر را
بیافرینیم.
استفاده از تکنولوژی نانو، تحولی عظیم در صنعت غذایی
فناوری
نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است، علوم صنایع غذایی نیز
از این قاعده جدا نیست که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:
*
افزودن ترکیباتی نظیر نانو ذرات اکسید آلومینیوم، دی اکسید سیلیس، اکسید
روی و یا اکسید تیتانیوم به پوشش‌های پلاستیکی بسته بندی و ظروف نگهداری
مواد غذایی، سبب مقاوم شدن آنها در مقابل پارگی شده و نفوذ پذیری آنها را
در برابر بخار آب، اکسیژن و پرتو فرابنفش تا حد بسیاری افزایش می‌دهد.
*
افزودن نانو ذرات نقره به ظروف نگهداری مواد غذایی از رشد باکتری‌ها بر
روی سطح بسته بندی مواد غذایی جلوگیری کرده و زمینه سالم ماندن آن را به
مدت طولانی‌تری فراهم می‌کند.
*
وجود یک لایه پوشش نانو متری در داخل شیشه و قوطی‌های نوشیدنی باعث
جلوگیری از هدر رفتن دی اکسید کربن شده و موجب تازه ماندن نوشابه های
گازدار می‌شود.
*
ایده ای نیز برای تشخیص سلامت مواد غذایی وجود دارد. برای این منظور قرار
است بسته بندی‌هایی ساخته شود که در هنگام خراب شدن و غیر قابل مصرف شدن
مواد غذایی تغییر رنگ دهند.
غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن
برای
اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در آن سود ببرد، چه جزء ویتامین C
حاصل از یک سیب و یا لیکوپن صنایع داخل لیموناد باشد، ماده مغذی باید به
محل خاصی از بدن رفته و وقتی به آنجا رسید فعال شود. کنترل و مهندسی انتشار
مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقاتی نانو فناوری است. این مواد
غذایی که (غذا و دارو نامیده می‌شوند) اجزای فعالشان توسط نانو کپسول در
بدن توزیع می‌گردد. زیرا یکی از راه‌های حفظ یک جزء فعال غذایی، قرار دادن
آن در یک پوشش محافظ است.
فرآیند نانو کپسوله کردن به این معناست که این امکان وجود دارد که مواد غذایی
مفید برای بدن بدون اینکه در فرآیند ساخت در کارخانه یا هنگام پخت در آشپزخانه
و یا توسط آنزیم‌های دهان و معده از بین بروند این کپسول‌ها به طور مستقیم وارد جریان خون شده و در نتیجه جذب بدن شوند
این
پوشش را می‌توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و
ماده فعال داخل آن از طریق پوشش انتشار یابد. به عنوان مثال موسسه غذایی
جورج و ستون 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 آزاد
می‌شود. چنین فناوری، در مورد ماست و غذای کودک به کار گرفته شده است.
با
استفاده از نانوکپسول از جنس پلیمر خوراکی می‌توان مزه و بوی مولکول‌های
غذا را از تخریب تدریجی حفظ نمود و با این روش مدت زمان ماندگاری محصول را،
افزایش داد.
فرآیند نانو کپسوله کردن
*
در خصوص افزودن مواد غذایی مانند ویتامین‌ها و املاح معدنی ساده‌ترین و
کاربردی‌ترین روش اجرای این کار، فرآیند نانو کپسوله کردن است. با استفاده
از این 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 ضرورت می‌توانند در دهان یا در معده باز شوند. در واقع
فرآیند نانو کپسوله کردن به این معناست که این امکان وجود دارد که مواد
غذایی مفید برای بدن بدون اینکه در فرآیند ساخت در کارخانه یا هنگام پخت در
آشپزخانه و یا توسط آنزیم‌های دهان و معده از بین بروند این کپسول‌ها به
طور مستقیم وارد جریان خون شده و در نتیجه جذب بدن شوند. این کار حتی مانع
از دفع بدون جذب ویتامین‌های مواد غذایی می‌شود.
*
یکی دیگر از کاربردهای نانو کپسوله کردن این است که مواد غذایی مفید ولی
با طعم‌های نا مطبوع مانند روغن ماهی را می‌توان از طریق این کپسول‌ها بدون
احساس مزه نا خوشایند به غذا اضافه کرد.
*
همان طور که قبلاً ذکر شد، از کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد
پلاستیک‌های جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است. اکسیژن مسئله سازترین
عامل در بسته بندی مواد غذایی است زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد
غذایی و همچنین تغییر رنگ آنها می‌شود. در این پلاستیک جدید نانو ذرات به
صورت زیگزاگ قرار گرفته‌اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می‌شوند، به
بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی می‌کند طولانی می‌شود،
به همین خاطر مواد غذایی در این بسته‌ها تازگی خود را بیشتر حفظ می‌کنند.
با طولانی کردن مسیر حرکت مولکول‌های اکسیژن مواد غذایی دیرتر فاسد
می‌شوند.
افزودن ترکیباتی نظیر نانو ذرات اکسید آلومینیوم، دی اکسید سیلیس، اکسید روی
و
یا اکسید تیتانیوم به پوشش‌های پلاستیکی بسته بندی و ظروف نگهداری مواد
غذایی، سبب مقاوم شدن آنها در مقابل پارگی شده و نفوذ پذیری آنها را در
برابر بخار آب، اکسیژن و پرتو فرابنفش تا حد بسیاری افزایش می‌دهد
نانو فیلتراسیون در صنایع غذایی
استفاده
از نانو فیلتراسیون در صنایع غذایی به منظور تشخیص متابولیت های کنترل
کیفی و تشخیص عوامل بیماری زا از کاربردهای دیگر نانو در حوزه صنایع غذایی
است.
محصولاتی
که در آینده‌ی نزدیک شاهد ظهور آنها خواهیم بود، کاربردهای آینده‌ی
فناوری نانو در تولید، فراوری، نگه‌دارنده‌ها، بهبود رنگ و طعم، لوازم
بهداشتی، ایمنی و بسته بندی گسترش خواهد یافت.
نمونه‌هایی از محصولات نانو در آینده:
* آدامس تمیز کننده‌ی دندان
*
قاشق چنگال خود تمیز شوند (آلودگی‌های سطح با کمک فناوری نانو تجزیه و از
بین می‌روند که این مسئله هم اکنون در حال استفاده در زمینه‌ی شیشه های
صنعتی است)
* نوشیدنی‌های قابل برنامه ریزی (با ایجاد رنگ و طعم و ویژگی‌های دلخواه)
* استفاده از نانوکپسولاسیون برای تولید طعم و بوی دلخواه در غذا
* نانو پوشش‌هایی که طول عمر غذاها را بسیار بیشتر از قبل افزایش می‌دهند.
* بسته بندی‌هایی که اکسیژن را جذب و با این کار طول عمر مواد غذایی را افزایش می‌دهند.
* کاهش چربی و نمک در غذاهای فراوری شده
* توسعه‌ی حسگرهای نانومقیاس برای ردگیری سموم و باکتری‌ها در فرایندها یا عرصه های غذایی
* حمل دارو و مکمل‌های غذایی به وسیله‌ی غذاها با رنگ و طعم دلخواه
* تولید دارو در قالب غذا و شکلات برای تسهیل استفاده و افزایش کارایی داروهای در قالب غذا
* نانومواد اضافه شده به فیلم‌های PVC، می‌توانند از تخریب به وسیله اشعه‌ی ماورای بنفش جلوگیری نمایند.
بسته
بندی مواد گوشتی چیست؟ بسته بندی های مواد گوشتی معمولا از انواع مختلف
پلاستیک ها تشکیل می شوند. مواد گوشتی در یک بسته پلاستیکی مصنوعی غیرشفاف
گذاشته می شود و روی آن یک بر چسب پلاستیکی نصب می شود. بسیاری از شرکت ها
تکنیک هایی برای بسته بندی ابداع کرده اند که از اثرات میکروب ها بر محیط
مواد جلوگیری می کند. این اثرات از طریق ذرات نقره ای بدست می آیند که در
روی بسته پلاستیکی ایجاد می شود. این ذرات باعث جلوگیری زنده ماندن باکتری
ها و قارچ ها می شوند. بدین طریق مواد گوشتی می تواند از نگهداری طولانی
تری برخوردار باشد.
نقش
نانوتکنولوژی در این رابطه چیست؟ ذرات نقره ای نامبرده در این رابطه بسیار
کوچکتر از این هستند که در طبیعت وجود دارند. این ذرات معروف به ذرات نانو
می باشند.
مزایا: با بکارگیری ذرات نانو سیستم بسته بندی این فرآیند را بطور کلی انجام می دهد. مدت نگهداری مواد گوشتی طولانی تر می شود .
معایب:
کارشناسان هنوز در این مورد که آیا ذرات نقره ای (ذرات نانو) بسته بندی
اثراتی را به مواد گوشتی بجا می گذارند یا خیر، اطلاعات کافی ندارند. در
دفع بسته بندی این امکان وجود دارد که ذرات نانو احتمالا عواقب بدی را برای
محیط زیست و سلامتی انسانها به همراه داشته باشد.
اسید
چرب امگا-3 چیست؟ این مواد که همچنین به عنوان ویتامین اف معروف است برای
جسم انسان اثر حفاظت کننده و شفا کننده دارد. برای جلوگیری از زخم های روده
و ریه ها و برای تکامل جسمی کودکان مهم می باشد. کمبود چربی اومگا-3 را می
توان از طریق استفاده از روغن های گیاهی و حیوانی بر طرف کرد. ماهی های
چربی مثل ماهی آزاد یا ساردین بیشترین منبع اسید چربی اومگا-3 را دارا می
باشند.
اسید چربی اومگا-3 در کجا مصرف می شوند ؟ هم اکنون قرص های روغن ماهی وجود دارند که با آنها کمبود را می توان جبران کرد.
تکنیک
نانو : در این رابطه روشی ابداع شد که با آن روغن ماهی در کپسول های
تولیدی نانوتکنولوژی ساخته می شوند. این کپسول های خیلی ریز به خمیر نان
اضافه می شوند. پوسته محافظتی کپسول ها در هنگام هضم در روده حل شده و مواد
کپسول را وارد روده می کنند.
نان- نانو. بطور کلی می توان در خمیر نان مواد متعددی را به آن اضافه کرد. برای مثال اضافه کردن ویتامین ب و یا اسید چرب امگا-3.
مزایا: اسید چرب اومگا-3 می تواند از طریق نان استفاده شود. نان صرف شده مزه ماهی نمی دهد.
معایب: کارشناسان هنوز در مورد اثرات این نوع کپسول ها که از طریق نانوتکنولوژی بدست می آید بر سلامتی انسان اطلاعات کافی ندارند.
گوجه
های نانو: معمولا زمان انقضا مواد غذایی مشخص می کند که چه مدت یک مواد
غذایی بدون اینکه باز شود، قابل انبار می باشد. مواد غذایی تازه مانند سبزی
و میوه بطور کلی تاریخ انقضا ندارد. اما مشکل ظاهری آنها، حالت آنها، بو و
مزه آنها به مصرف کننده نشان می دهد آیا این نوع مواد، قابل مصرف هستند یا
خیر.
نقش نانوتکنولوژی در این رابطه چیست؟
پوسته محافظتی در برابر رطوبت و هوا ایجاد می کند و بدین طریق زمان نگهداری انقضاء را طولانی تر می کند.
مزایا: گوجه ها کمتر نرم می شوند (نگهداری طولانی) گوجه ها مزه بهتری خواهند داشت.
معایب:
کارشناسان هنوز اثرات این پوسته روی گوجه ها را که از طریق نانوتکنولوژی
بدست آمده بر سلامتی انسان و محیط زیست به طور کامل بررسی نکرده اند.
به چه طریق می توان زمان انقضا/نگهداری را طولانی کرد؟
گیاهان
زیادی مانند سبزیجات و میوه جات مانند گوجه در حالت هنوز کاملا نرسیده
برداشت می شوند. چون هنوز بافت گوجه برداشت شده سفت می باشد این امکان را
ایجاد می کند که برداشت از طریق دستگاه های ماشینی انجام گردد و نیز باعث
انبار کردن و حمل و نقل طولانی شود این گوجه می تواند دیرتر برداشت شود و
بهتر برسد.
آب میوه های نانو:
بطور کلی آب میوه ها با مواد متعددی مانند ویتامین ث و بتا کاروتین غنی می شوند.
بتا کاروتن چیست؟
بتاکاروتن
ماده ای است که مرحله قبل از ویتامین آ را تشکیل می دهد. طبیعتا این مواد
خصوصا در میوه جات و سبزیجات مانند اسفناج، گوجه، هویج و گل کلم یافت می
شوند. ویتامین آ روی پوست، موها و چشمان اثرات مثبت می گذارد و نیز بر رشد،
تکامل استخوان و تولید مثل.
بتا کارتن در کجا کاربرد دارد؟ در آب میوه، بتاکاروتن به عنوان مواد رنگ افزا و به عنوان ویتامین های اضافه کاربرد دارند.
تکنولوژی نانو:
با
نانو تکنولوژی امروزه امکان آن است که بتا کاروتن به مقدار واحدهای خیلی
کم منشعب شوند. این امر باعث می شود که به آسانی بتا کاروتن را با آب میوه
مخلوط کرد.
نقش نانوتکنولوژی در این رابطه چیست؟
در این رابطه بتا کاروتن در کپسول قرار می گیرد و این امکان را بوجود می اورد تا در آب حل شود.
مزایا: بتاکاروتن در آب بهتر حل می شود، جذب بهتر بتاکاروتن در جسم انسان، طولانی شدن نگهداری آب میوه ها.
معایب: کارشناسان هنوز در مورد تاثیرات ذرات نانو بر سلامتی انسانها اطلاعات کافی کسب نکرده اند.