به کارگیری فناوری نانو در صنایع غذایی
فرض کنید ظهر یکشنبه است و شما بسیار تشنه هستید. سراغ یخچال می روید، اما مردد هستید که چه چیزی را انتخاب کنید. از یک سو، می‌دانید که آب میوه دارای ویتامین های فراوانی است و برای بدن شما مفید است، از سوی دیگر، به نوشیدن نوشابه تمایل زیادی دارید و علاوه بر این می خواهید این نوشیدنی هر چه که هست چند ساعتی شما را بیدار نگه دارد، چون کارهای عقب مانده زیادی دارید که ترجیح می دهید آنها را به هفته بعد موکول نسازید.
بنابراین، یک بطری حاوی مایعی بی رنگ را بر می دارید. ابتدا دکمه ای را برای انتخاب نوشابه فشار می دهید، پس از آن نوبت اضافه کردن افزودنی هاست؛ ویتامین C و کافئین را هم از قسمت افزودنی ها انتخاب می کنید. با فشار دادن این دکمه ها، نانو کپسول های بسیار کوچک حاوی مواد افزودنی مورد نظر شما در سطح محلول آزاد می شوند و این در حالی است که نانو کپسول های دیگر حاوی سایر افزودنی ها و طعم دهنده هایی که شما انتخاب نکرده اید، به صورت کپسول آزاد نشده و در محلول باقی می مانده اند.
- غذاهای نانویی
محققان صنعت غذایی نانو در حال کار بر روی چنین غذاهایی هستند، اما به زعم فرانس کمپرز رئیس مرکز بین المللی زیست فناوری و سلامت، هنوز برای نیل به این مقصود در صنعت غذایی راه زیادی در پیش است. وی معتقد است که هدف سالم تر، ایمن تر و ماندگارتر کردن مواد غذایی پدیده جدیدی در این صنعت نیست و سال هاست که دانشمندان با دستکاری و کنترل گیاهان و سایر حیواناتی که انسان از آنها تغذیه می کند، سعی در ارتقای کیفیت و خواص مواد غذایی دارند؛ اما 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. در مقیاس نانو، مولوکول ها بیشتر از قوانین کوانتوم پیروی می کنند تا از قوانین فیزیک در مقیاس بزرگ. ترکیبات غیر قابل حل در آب یا روغن در مقیاس نانو به راحتی حل می‌شوند، حتی این امکان وجود دارد که موادی که عموماً پس از مصرف در معده آزاد می شوند، به صورت آزاد نشده به طرف روده هدایت شوند و از آنجا مستقیما جذب شده و وارد گردش خون شوند. به عقید? کمپرز تا پنج الی ده سال آینده، این فرایند کاملاً کاربردی می شود، به خصوص در مورد افزودن مواد غذایی‌ای مانند ویتامین ها و املاح معدنی. ساده ترین و کاربردی ترین روش اجرای این کار، فرایند نانو کپسوله کردن است. این تکنیک از روی عملکرد غشای سلولی در طبیعت الگوبرداری شده 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 می شوند. این کپسولها در برابر اسید معده مقاوم هستند و بسته به ضوروت می توانند در دهان یا در معده باز شوند. در واقع، فرآیند نانو کپسوله کردن به این معنا است که این امکان وجود دارد که مواد غذایی مفید برای بدن بدون اینکه در فرایند ساخت در کارخانه یا هنگام پخت در آشپزخانه و یا توسط آنزیمهای دهان و معده از بین بروند، این کپسول ها به طور مستقیم وارد جریان خون شده و در نتیجه، جذب بدن شوند. این کار حتی مانع از دفع بدون جذب ویتامین های مواد غذایی می شود. یکی دیگر از کاربردهای نانو کپسوله کردن این است که مواد غذایی مفید ولی با طعم های نامطبوع مانند روغن ماهی را می توان از طریق این کپسول ها بدون احساس مزه ناخوشایند به غذا اضافه کرد.
- پرسشهای باقیمانده
با وجود تمام این مزیت ها این حقیقت که این ذرات بسیار ریز می توانند از سد سیستم دفاعی بدن نیز بدون هیچ مانعی عبور کنند، موجب نگرانی دانشمندان شده است. دونالد بروس شیمیدان و رئیس مرکز مطالعات تکنولوژی های جدید اسکاتلند خاطر نشان می کند که مشکل اینجا است که این ذرات بسیار کوچک در کپسول ها به راحتی قادرند از غشای خونی دیواره مغز و همچنین دیواره سلول ها که به طور معمول مواد دیگر امکان عبور از آنها را ندارند، عبور کنند. البته این امر به این معنا نیست که چنین فرآیندی لزوماً خطرناک است، اما ماسله این است که هنوز تأثیرات آن به طور کامل مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته و ناشناخته است. دیوید بنت رئیس کمسیون اروپایی نانو بیوتکنولوژی در این باره می گوید: «با اینکه سیستم ایمنی بدن از بدو تولد می تواند با بسیاری از نانوذرات مضر برای بشر، مانند ذرات موجود در دود سیگار مقابله کند، اما این موضوع نباید باعث شود که ما بدون انجام تحقیقات گسترده بر روی اثرات ناشناخته نانو کپسول ها آنها را به بازار وارد کنیم.»
- کاربردهای نانو در حوزه علوم دامی
ـ استفاده از نانوذرات نقره (نانوسیلورها) در افزایش بهداشت دام و جایگاههای پرورش دام و طیور
نانوذرات نقره به عنوان ضدعفونی کننده قوی ( ضد یاکتری و ضد میکروب ) مطرح بوده و با توجه به پایداری آنها و عدم مصرف این ذرات (عدم نیاز به تهیه مجدد) استفاده از آنها در ضدعفونی کردن جایگاههای نگهداری دام و طیور کاربرد گسترده ای یافته است.
ـ استفاده از نانوفیلترها به منظور فرآوری محصولات لبنی در فرآوری محصولات لبنی، استفاده از فیلترها بسیار مرسوم است. نانوفیلترها، امکان عبور انتخابی ذرات خاص را فراهم آورده و از این رو فرآوری مورد نظر را ممکن می سازند.
ـ استفاده از نانوکپسولها بعنوان پوششی برای آنزیمهای خوراکی و داروهای دامی با توجه به کاربرد برخی آنزیمها و پروتئین های خاص در جیره های دام و طیور که بمنظور افزایش عملکرد و تاثیر در بافتی مشخص استفاده می شوند و معمولا در دستگاه گوارش بخوبی جذب نمی شوند، لذا استفاده از نانوکپسولها برای پوشش دار کردن و محافظت از آنها تا رسیدن به بافت هدف، موثر خواهد بود.
ـ استفاده از نانوحسگرها در بخشهای مختلف سیستمهای پرورش دام و طیور و شناسایی انفرادی دامها
ـ استفاده از نانوحسگرها و نانوبیوحسگرها در ماشین‌های شیردوشی
ـ شتاب تحقیقاتی در اصلاح نژاد انواع دام ، طیور و آبزیان مؤثر
ـ تولید خوراک‌های غیربیولوژیک و داروهای دامی
ـ نانو واکسیناسیون DNA با استفاده از نانوکپسولها و روش‌های التراسوند
- کاربردهای نانو در حوزه صنایع غذایی
استفاده از نانوفیلتراسیون در صنایع غذایی به منظور تشخیص متابولیت های کنترل کیفی و تشخیص عوامل بیماریزا و تحولی اساسی در بسته بندی مواد غذایی و انبارداری
- بهسازی ثبات مواد غذایی
این روش برای ترکیبات خاص فعال مثل طعم ها که با سایر ترکیبات مواد غذایی واکنش می دهند استفاده می شود و به این مواد عمر ماندگاری بالاتری می دهند
- حفاظت در برابر اکسیداسیون مواد غذایی
ـ تولید غذاهای مولکولی توسط رباط ها با سه عنصر اصلی اکسیژن، کربن و هیدروژن
ـ کاربردهای نانو در حوزه ماشین آلات کشاورزی
ـ کاربرد در پوششهای بدنه ادوات و ماشینها و ابزارهای کشاورزی و حتی شیشه ها برای افزایش در برابر خوردگی و سائیدگی و انعکاس امواج ماوراء بنفش
ـ تولید قطعات مکانیکی مستحکم تر با استفاده از نانوروکش ها و استفاده از بیوحسگرها در ماشین آلات هوشمند جهت مبارزه مکانیکی – شیمیایی با علف های هرز
ـ بهینه سازی میزان و شکل سموم مصرفی و وسایل سم پاشی
ـ تولید روکش های نانویی یاتاقانها برای کاهش اصطکاک
ـ تولید قطعات مختلف موتورماشینهای کشاورزی مقاوم به ساییدگی، خوردگی ، حرارت و کاهش اصطکاک
ـ استفاده از آنها در تولید سوختهای جایگزین و آلودگی کمتر محیط زیست
تا کنون محصولات مختلف نانویی در دنیا تولید شده و برخی از آنها به شکل تجاری در دسترس قرار گرفته است .
از جمله کارهای صورت گرفته در نانوتکنولوژی سبز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
استفاده تایلند از این فناوری به منظور تولید نوع جدیدی از برنج (بی تفاوت نسبت به طول شب ، پاکوتاه و معطر ) و ابریشم ( ضد آب و با قدرت جذب کمتر گرد و غبار )
تولید نوعی نانوبرنج توسط شرکت نانورایس ایتالیا که 2 برابر وزن خود آب جذب می کند .
تولید نانو کودها و نانو سم ها در مقیاس آزمایشگاهی
در ایران نیز موسسات مختلفی در این زمینه در حال کار می باشند . که از این بین می توان به پژوهشکده مهندسی جهاد اشاره نمود که با محوریت قرار دادن تولید نانوپودرها گام بلندی را در این زمنه برداشته است. مانند تولید پودر دی اکسید تیتانیم در ابعاد نانو جهت گندزدایی و نگهداری مواد غذایی و استفاده به عنوان فوتوکاتالیست و تصفیه آب و یا تولید نانوپودر طلا در مقیاس نانو جهت استفاده های بیولوژیک.
از دیگر موسسات پیشگام در این زمینه می توان به مؤسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی، موسسه گیاه‌پزشکی کشور، موسسه تحقیقات خاک و آب، موسسه تحقیقات شیلات ایران، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع و پژوهشکده بیوتکنولوژی اشاره نمود.کاربرد های فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع وابسته به آن گسترشی روز افزون دارد ،که ادامه ی این روند در آینده ای نه چندان دور تولید و توزیع مواد غذایی سالم ، ارزان و با کیفیت را برای استفاده ی همه ی ملل دنیا محقق خواهد کرد.