کاربرد های تکنولوژی نانو در صنعت غذا
آسیه حسن زاده
استادیار گروه علوم و صنایع غذایی، مؤسسه آموزش عالی بصیر، آبیک
صنعت غذا یکی از مهم ترین صنایع در کشورهای مختلف می باشد و ارتباط مستقیمی با امنیت غذایی افراد جامعه دارد. استفاده از فناوری های نوین از جمله نانوتکنولوژی[1] در حوزه صنعت غذا بسیار گسترده است و دارای تاثیرات زیادی بر فرآوری غذا، بسته بندی غذا و محافظت از آن است. با کمبود منابع غذایی و افزایش جمعیت، توسعه این بخش در صنعت ضروری به نظر می رسد. فناوری نانو عبارت از کنترل و تولید مواد در اندازه تقریباً 100-1 نانومتر که خواص عملکردی بسیار متفاوتی نسبت به همان مواد در حالت توده را دارا می باشد [1]. وجه منحصر به فرد فناوری نانو داشتن عناصری به نام نانو مواد و نانوساختار است. در واقع نانو تکنولوژی فهم و بهکارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی عمدتاً متأثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان میدهند[2] . فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیدهای عظیم است که در تمامی گرایشهای علمی راه یافته و از فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر در حال توسعه میباشد [3]. نخستین کاربردهای تجاری نانوتکنولوژی مربوط به اوایل دهه 2000 میلادی است، هر چند که اکثر کاربردها محدود به استفاده توده ای از نانو مواد منفعل بود. این کاربردها عبارتند از نانو ذرات تیتانیوم و اکسید روی در کرم های ضد آفتاب، لوازم آرایشی و بهداشتی و برخی محصولات غذایی؛ نانو ذرات نقره در بسته بندی محصولات غذایی، پوشاک، گندزداها و وسایل خانگی؛ نانو لوله های کربن برای حفظ مقاومت پارچه ها و اکسید سدیم به عنوان کاتالیزور سوختی .[4] نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است، کوچک شدن یک مقیاس، نانو یک میلیاردم متر است به اندازه ای کوچک که دیده نمی شود اما تاثیری بسیار بزرگی در زندگی انسان دارد. در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم ها، ملکول ها باخواص توده ماده متفاوت است، نانو ذرات درچنین مقیاس و مشخصه های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی درعلوم پزشکی و مهندسی می شوند.[5] اصطلاح نانو غذا در واقع غذایی را توصیف می کند. که با استفاده از روش ها یا ابزارهای فناوری نانو و یا مواد افزودنی نانو متری کشت، تولید، فرآوری و یا بسته بندی شده اند [6].
- کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی
فناوری نانو شامل تصویربرداری، اندازه گیری، مدل کردن و دستکاری اجزا در اندازه نانو می باشد که پتانسیل تاثیرگذاری بر جنبه های سیستم غذایی و کشاورزی دارد. با ظهور فناوری نانو تولید غذاهای فراسودمند[2] (عملگر) با استفاده از نانودیسپرسیون ها، نانوکپسول، کلوئیدهای تجمع یافته، امولسیون های چندگانه با اندازه نانو، امولسیون های چندلایه با ساختار نانو و … دچار تحولات زیادی شده است [7]. مهندسی سیستم هایی که اجزای فراسودمند (عملگر) غذایی (دارو، ویتامین، مواد ضد میکروبی، آنتی اکسیدان، رنگ، طعم ها و مواد نگهدارنده) در سیستم پیچیده غذایی حفظ می کند، بسیار حائز اهمیت است که امکان حمل اجزای فراسودمند (عملگر)، حفاظت در برابر تجزیه شیمیایی و بیولوژیک، کنترل آزاد شدن و امکان حمل اجزای فراسودمند (عملگر) ضمن سازگاری با سیستم ماده غذایی را فراهم می کند. حوزه های مختلف کاربرد فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را می توان به چند دسته تقسیم نمود که شامل تولید غذا، نگهداری غذا، بهبود طعم و رنگ، سلامت غذا، بسته بندی و فرایندهای غذایی [8].
با کمک فناوری نانو می توان با سنتز مواد تغذیه ای در گروه های غذایی مورد نیاز طعم دهی، ترکیبات و پیوند آنزیم ها را به هم ریخته و به تولید مواد جدید غذایی با طعم ها و رنگ های مختلف دست یافت. بدین ترتیب با تهیه افزودنیهای رنگ، طعمدهنده و مغذی ضمن کاهش هزینهها می توان اقدام به تهیه غذاهایی کرد که بتوانند رنگ و طعم خود را بر حسب رژیم غذایی، سلیقه یا حساسیتها و آلرژی افراد مختلف تغییر دهند [9]. برخی از مواد غذایی اجزای با ارزشی دارند که برای بدن بسیار مهم و ضروری هستند، اما به دلایلی مانند ذائقه و عادت تمایل زیادی به استفاده از آنها وجود ندارد. اگر بتوان این مواد ارزشمند را جدا کرده و به صورت مواد افزودنی به دیگر غذاها اضافه کرد، می توان مواد غنی شده ساخت. کاربرد نانو ذرات در صنعت غذا (میسل ها، لیپوزوم ها، بیوپلیمرها و غیره) می تواند با تولید فرآورده های بسیار متنوع میلیارد ها دلار صرفه اقتصادی در پی داشته باشد[10] .
امروزه افزودنی های مختلف بر پایه فناوری نانو ساخته شده اند. برای مثال یک نوع کاروتنوئید در مقیاس نانو تولید شده است. کاروتنوئیدها رنگدانه هایی هستند که به غذاها رنگ زرد تا نارنجی می دهند و به طور طبیعی در هویج و گوجه فرنگی وجود دارند. بعضی از انواع کاروتنوئید ها آنتی اکسیدان هستند و برخی مانند بتاکاروتن در بدن به ویتامینA تبدیل می شوند فرمولاسیون افزودنی ها در مقیاس نانو جذب آنها را در بدن راحت تر کرده و زمان نگهداری آنها را افزایش می دهد نانو مواد کاربردی رایج در غذا شامل ترکیبات آلی (معمولا طبیعی) (پپتیدها، آمینو اسیدها، روغن های ضروری، مواد عطری، رنگدانه ها، ویتامین ها و آنتی اکسیدان های محلول در چربی، اسیدهای چرب غیر اشباع، پلی ساکاریدهای قابل و غیر قابل هضم)، مواد و اکسیدهای معدنی (آهن، کلسیم، روی، تیتانیوم)، میکروارگانیسم ها (پروبیوتیک ها) و برخی افزودنی ها (آنتی اکسیدا ن ها، رنگ های سنتزی، نگهدارنده ها) می باشند [11].
- کاربرد فناوری نانو در نانوکپسوله کردن و رسانش ترکیبات مغذی
برای اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در آن سود ببرد، مواد مغذی باید به محل خاصی از بدن رفته ودر آن محل فعال شوند. کنترل و مهندسی انتشار مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقاتی فناوری نانو است. اجزای فعال این مواد که غذا دارو نام دارند، توسط نانوکپسول در بدن توزیع می شوند. زیرا یکی از راه های حفظ یک جزء فعال غذایی، قرار دادن آن در پوششی محافظ است. این پوشش را می توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل آن از طریق پوشش انتشاریابد. به عنوان مثال نوعی نان تولید شده که حاوی روغن ماهی تون است. این روغن سرشار از اسیدهای چرب ضروری امگا 3 است. روغن ماهی تون داخل میکروکپسول قرار داده شده است، بنابراین مصرف کننده، طعم این روغن را حس نمی کند و فقط وقتی کپسول به معده رسیده و هضم شد، روغن محتوی آن آزاد می شود. این فناوری، در مورد ماست و غذای کودک نیز به کار گرفته شده است. با استفاده از نانوکپسول هایی از جنس پلیمر خوراکی، می توان مزه و بوی مولکول های غذا را حفظ کرد و در نتیجه مدت زمان ماندگاری محصول را افزایش داد.[12] فرآوری غذا به حفظ کیفیت تغذیه ای غذا، یا اصلاح بافت آن مطابق با تقاضای مصرف کننده کمک می کند. ترکیبات عملکردی و فراسودمند اضافه شده برای غنی سازی غذا (شامل ویتامین ها، مواد ضد میکروبی، آنتی اکسیدان ها، پروبیوتیک ها، پری بیوتیک ها، پپتیدها و پروتئین ها، کاروتنوئیدها، اسیدهای چرب امگا، طعم دهنده ها، رنگ دهنده ها و نگهدارنده ها) به طور مستقیم در شکل خالص خود و گاهی اوقات از طریق به کارگیری سیستم های رسانش مانند نانوساختارها مورد استفاده قرار می گیرند. این مولکول های فعال غالباً در مراحل فرآیند تجزیه می شوند و لذا از قابلیت زیست فراهمی کمی برخوردار هستند. میزان کمی از آنها به بافت ها یا سلول های هدف رسیده و عمدتاً قبل از رسیدن به محل مورد نظر، تجزیه و تخریب می شوند. لذا با کپسوله کردن آنها می توان تا حد زیادی آنها را در شرایط سخت و تخریب کننده (مانند شرایط اسیدی معده) محافظت نمود. 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 ترکیبات فعال تعبیه شده است، لایۀ بیرونی این کپسول بسته به اینکه لازم است مواد داخل کپسول در آب یا در روغن حل شوند، طراحی می شوند. این کپسول ها در برابر اسید معده مقاوم هستند و بسته به ضرورت می توانند در دهان یا در معده باز شوند. در واقع، فرآیند نانوکپسوله کردن به این معنا است که این امکان وجود دارد که مواد غذایی مفید برای بدن، به وسیله این نانوکپسول ها به طور مستقیم وارد جریان خون شده و در نتیجه، جذب بدن شوند [13]. سیاری از سیستم های رسانش مبتنی بر فناوری نانو، قابلیت تحویل کارآمد ترکیبات زیست فعال را دارند و بنابراین منجر به افزایش قابلیت دسترسی بدن به این ترکیبات می شوند. در یک سیستم رسانش کارآمد، ترکیبات کپسوله شده باید به مکان های هدف تحویل داده شوند، غلظت مناسب از آنها برای دوره زمانی طولانی در محیط باقی بماند و همچنین از تخریب آنها جلوگیری شود. نانوذره ها و نانوکره ها، کپسول بهتری را ایجاد می کنند، پایداری و حلالیت را بهبود داده و کارایی رهایش را نسبت به سیستم های متداول بهبود می بخشند. باید توجه نمود که اگرچه نانوذرات، روند رهایش متفاوتی را در مقایسه با میکروذرات ارائه می دهند، اما بسیاری از اوقات، رهایش نانوذرات آن قدر سریع است که مطلوب نیست و لذا میکروذرات انتخاب می شوند .[14]
- کاربرد فناوری نانو در روکش کردن آنزیم ها
یکی از دغدغه های شرکت های صنایع غذایی جهان، نگهداری غذا و مصون نگه داشتن آن از آسیب آنزیم ها است. اگر بتوان به روشی آنزیم ها را از محیط غذایی دور کرد، فرایند فساد مواد غذایی به تأخیر می افتد. با استفاده از فناوری نانو می توان با روکش کردن آنزیم ها، آنها را از محیط فعالیت دور کرده و مانع از اثر آنها شد. یکی از این روش ها، روکش کردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است. آنزیمها تنها در محیطهای زنده رشد و فعالیت میکنند و در خارج این محیطها به سرعت تخریب میشوند. یکی از پروژههای مهم که در مراجع علمی مورد توجه قرار گرفته است، روکشکردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است. با این روش آنزیمها تا پنج ماه فعال میمانند. به گفته محققین تبدیل آنزیمهای آزاد به این نانوذراتِ حاوی آنزیم، باعث ثبات خاصیت کاتالیزوری آنها میشود. در این روش یک شبکه کامپوزیتی را با فرآیند پلیمریزاسیون در اطراف هر مولکول آنزیم ایجاد میکنند تا از تخریب آن جلوگیری شود.[15]
- کاربرد فناوری نانو در نانو فیلتراسیون
نانوفیلتراسیون[3] یکی از زمینه های کاربرد نانوتکنولوژی است. دلیل انتخاب این نام ابعاد نانومتری حفرات غشاهای مورد استفاده در این فرایند است. نانوفیلتراسیون یک فرایند جداسازی غشایی با استفاده از فشار است که می تواند مولکول ها را در محدوده 2000 تا 1000 دالتون جدا نماید. با استفاده از این روش، هم می توان مولکول های ارزشمند را از غشا عبورداد تا ناخالصی ها و مواد نامطلوب پشت غشا نگهداری شوند و هم اینکه مواد با ارزش را پشت غشا نگه داشته و اجازه داد تا ترکیبات دیگر موجود در مایع از غشا عبور کنند. لذا در این روش، مواد حل شده با وزن مولکولی پایین، می توانند از محیط مایع جدا شوند. غشاهای نانوفیلتراسیونی نفوذ پذیری بالایی برای نمک های تک ظرفیتی مانند دارند و نفوذپذیری خیلی پایینی برای ترکیبات آلی (مانندلاکتوز، پروتئین ها اوره) دارند. در صنایع لبنی از نانوفیلتراسیون برای بهبود کیفیت محصولات و همچنین برای جداسازی نمک های معدنی از لاکتوز، بعد از حذف پروتئین ها توسط اولترافیلتراسیون[4] استفاده می شود. نانوفیلتراسیون به طور موفقیت آمیزی در کارخانه های فرایند آب آشامیدنی به کار گرفته شده است. همچنین این روش در ترکیب با کربن فعال پودری، برای حذف مواد آلی فاضلاب از فاضلاب شهری استفاده شده است. نانوفیلتراسیون کاربرد بسزایی در عرصه صنعت، علی الخصوص صنایع غذایی دارد، به طوریکه از نانوفیلتراسیون می توان برای جدایی و خالص اسید آلی از تخمیر اسید مایع توسط فرایند نانو فیلتراسیون، تصفیه پساب کارخانه قند، و همچنین به عنوان یک گام در جهت خالص سازی فرایند تولید اسیدهای آلی استفاده کرد[16] .
- کاربرد فناوری نانو در نانو امولسیون ها
نانو امولسیون ها، امولسیون های نانومتری با اندازه قطره در محدوده 300-20 نانومتر می باشند. صنعت غذا تمایل زیادی به تکنولوژی نانو امولسیون ها دارد زیرا دارای ویژگی های ذاتی سودمندی هستند. اندازه بسیار کوچک قطرات با عث می شود نیروهای جاذبه کم شوند و این موضوع برای جلوگیری از خامه ای شدن و یا بروز رسوب در طول ذخیره سازی کافی می باشد. فلوکوله شدن مانع دو فاز شدن سیستم می شود. استفاده از نانو امولسیون ها به عنوان سیستم های حامل برای ترکیبات غذا داروی لیپیددوست، در صنعت غذا در حال افزایش است[17] . ریز بودن اندازه قطرات و ویژگی های منحصر به فرد نانوامولسیون ها در مقایسه با امولسیون های معمولی مزیت هایی برای استفاده از آنها در بسیاری از فناوری های کاربردی تلقی می شود. در ضمن طولانی بودن دوره پایداری فیزیکی نانوامولسیون ها را از انواع معمولی متمایز می کند. خیلی ریز بودن اندازه قطرات نانو امولسیون ها نیز موجب می شود تا تشکیل رسوب اتفاق نیفتد، زیرا ریز بودن قطرات مانع به هم پیوستگی و فلوکه شدن سطحی می شود. همچنین به واسطه خیلی ریز بودن قطرات، نانوامولسیون ها سطح ویژه زیادی دارند و به همین دلیل قابلیت نفوذ خیلی بالایی دارند که این ویژگی آنها را به یک سامانه انتقالی مؤثر تبدیل کرده است[18]. ناپایداری ترمودینامیکی سیستم های امولسیونی محدودیت اصلی استفاده از این سیستم ها است، یکی از راه های مقابله با این مشکل استفاده از نانوامولسیون ها است. نانوامولسیون ها پراکندگی های کلوئیدی دو مایع غیر قابل اختلاط یا دارای انحلال پذیری جزئی می باشد که یک جز در دیگری به صورت می شود. مزیت اصلی نانوامولسیون ها بر امولسیون های معمولی پایداری بیشتر، فراهمی زیستی بالا، کدورت کم و غیر سمی بودن آنهاست، که این موارد باعث شده است که برای استفاده در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی-بهداشتی حائز اهمیت باشند. این مقاله با تمرکز بر روی نانوامولسیون ها یک بررسی کلی از روش های تولید، مواد مورد استفاده (حلال ها، امولسیفایرها و مواد تشکیل دهنده عملکردی) و کاربردهای آن در صنایع غذایی خواهد داشت .[19]
- کاربرد فناوری نانو در در بسته بندی مواد غذایی
فناوری نانو یک ابزار مؤثر و کار آمد در صنعت بسته بندی مواد غذایی است و می تواند نقش بزرگی در حفظ کیفیت مواد غذایی داشته باشد. فناوری نانو طراحان را قادر می سازد تا ساختار عناصر بسته بندی را در مقیاس مولکولی تغییر دهند و به آن مشخصه های مطلوبی ببخشد. هدف استفاده از دانش نانو بهبود کیفیت و کارایی مواد بسته بندی، آگاه ساختن مصرف کننده از پارگی ها و سوراخ های کوچک و ترمیم آن با توجه به شرایط محیطی مانند: تغییرات دما و رطوبت و در نتیجه اطمینان از امنیت غذایی می باشد .[20] نانو کامپوزیت[5] به دستهی خاصی از کامپوزیتها گفته میشود که حداقل یکی از اجزای آنها در مقیاس نانو است. نانوکامپوزیت ها ترکیبی از ماده پلیمری به عنوان فاز پیوسته و نانوذرات به عنوان فاز پراکنده هستند. در صورتی که فاز پراکنده مورد استفاده در کامپوزیت، نانو ذره باشد، ماده ترکیبی، نانو کامپوزیت خواهد بود. نانوبیوکامپوزیتها، علاوه بر داشتن ترکیبی با ابعاد نانو، دارای ترکیبات زیستی نیز هستند که زیستتخریبپذیر بوده و در محیط، بهوسیله موجودات تجزیهکننده، به ریز واحدهای خود تبدیل میشوند که از جمله پلیمرهای زیستتخریبپذیر، میتوان به نشاسته و مشتقات آن و پلیاسترهای زیستی اشاره کرد. استفاده از نانو کامپوزیت ها در ساختار پلیمر های بسته بندی غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها می شود. کارایی بالای نانو ذرات و نانو لوله ها زمینه بکارگیری پلیمرهای زیست تجزیه پذیر را در صنعت بسته بندی مواد غذایی فراهم نموده است .[21] در حال حاضر از مقوله های اساسی و کاربردی فناوری نانو و ویژگی های آن در توسعه بسته بندی عبارتند از بهبود موانع موجود در مواد پلاستیکی، اختلاط ترکیبات موثره که می تواند ارائه کننده عملکردی که دارای ویژگی هایی فراتر از بسته بندی فعال متداول و همچنین دارای سنجش و سیگنال اطلاعات مربوطه باشد. مواد موجود در بسته بندی مواد غذایی نانو ممکن است عمر مواد غذایی را افزایش و ایمنی مواد غذایی را بهبود بخشد، به مصرف کنندگان در مورد مواد غذایی آلوده یا فاسد هشدار می دهد، جلوگیری از گسستن مواد غذایی در بسته بندی ها و حتی انتشار مواد نگهدارنده که در افزایش طول عمر در بسته بندی مواد غذایی دخیل است. برنامه های کاربردی فناوری نانو در صنعت مواد غذایی را می توان جهت تشخیص باکتری ها در بسته بندی، تولید طعم دهنده های قوی تر و با کیفیت رنگ بالاتر و افزایش ایمنی از طریق بالا بردن خصوصیات دفاعی یا مانع مورد استفاده قرار داد[22] . استفاده از نانو کامپوزیت های زیستی برای بسته بندی غذا نه تنها غذا را حفظ می کند و طول عمر آن را افزایش می دهد بلکه برای حفظ محیط زیست مفید است. اکثر مواد بسته بندی معمولی از مواد غیرقابل بازیافت اند که آلودگی محیط زیست را افزایش می دهد. استفاده از نقره به عنوان یک ماده ضد میکروبی در کاربردهای غذایی و آشامیدنی ها، در مقایسه با ضد میکروب های مولکولی که عموما ارگانیسم های خاصی را مورد هدف قرار می دهند، نقره در مقابل گونه های متعددی از باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها و احتمالا بعضی از ویروس ها، خاصیت سمی دارد. نانوذرات نقره می توانند به همراه نانوکامپوزیت های پلیمری استفاده شوند که به آنها، نانوکامپوزیت های نقره نیز گفته می شود ذرات نانوکامپوزیتی نقره روی سیستم های واقعی غذایی تست شدند تا تأثیر ویژگی های ضد میکروبی نانوذرات نقره را بر روی ماندگاری مواد غذایی تعیین کنند .[22]
- کاربرد نانو سنسورها در صنعت غذا
حسگر یا سنسور [6]در حقیقت، ابزار و یا ماده اى است که بتوان با آن یک یا چند پدیده فیزیکى یا شیمیایى خاص را بر اساس ایجاد یک پاسخ (سیگنال) ویژه تشخیص داد. اندازه گیری دقیق پارامترها در مقیاس نانو، مستلزم استفاده از حسگرهایی در مقیاس نانو با حساسیت خیلی بالا است. همچنین مواد سازنده نانوحسگرها باید دوام و استحکام بالا و خواص الکتریکی خوبی داشته باشند. به طورکلی، ویژگی های مهم نانوحسگرها انتخاب گری بالاتر، حساسیت زیادتر، ابعاد کوچک تر و قیمت ارزان تراست. نانوحسگرها در بسته بندی مواد غذایی با عنوان برچسب یا پوشش اضافه می شوند که باعث جلب اطمینان مصرف کننده از لحاظ یک پارچگی بسته بندی از طریق تشخیص نشت برای مواد غذایی بسته بندی شده تحت خلأ و یا گاز بی اثر، شناساگرهای تغییرات دما، زمان، منجمد شدن، خروج از انجماد و انجماد دوباره و یا ایمنی میکروبی و فساد مواد غذایی می شود. از نانوحسگرهايي كه به رهايش مواد شيميايي ناشي از فساد غذاها حساس هستند مي توان در بسته بندی های هوشمند استفاده كرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته بندی تغیيركرده، به مشتري هشدار داده شود. اين سيستم به مراتب دقيق تر و مطمئن تر از فروش با تاريخ مصرف است .این حسگرها علاوه بر حساسیت بالا، زمان تشخیص را نیز کاهش می دهند. نانوحسگرها همچنین قادر به تشخیص ویروس قبل از تکثیر آن هستند. برخی از قابلیت های بالقوه نانوحسگرهای زیستی عبارت اند از تشخیص آلودگی های بیماری زا، شرایط محیطی روشنایی و تاریکی، سردی و گرمی، خشکی و رطوبت و ترکیب های حساسیت زا. نانوحسگرها قادر به تشخیص تغییرات فیزیکی و شیمیایی در آب بوده و به دلیل اندازه بسیار کوچک و ساختار نانومتری از دقت و واکنش پذیری بسیار بالایی برخوردارند [23]. ویژگی های شیمیایی و الکترو نوری ذرات در مقیاس نانو و استفاده از بسته بندی های هوشمند راه حلی را برای این مشکل ارائه می دهند که قادر به تشخیص حضور گازها، رایحه ها، آلودگی های شیمیایی و عوامل بیماری زا هستند و نسبت به تغییرات در شرایط محیطی واکنش نشان می دهند. استفاده از این روش ها نقش مهمی در کاهش فراوانی بیماری های منتقله از راه غذا دارند [23]. بیوسنسورها می توانند با روش هایی چون تغییر شیمیایی و حساس کردن برچسب های بسته بندی، تعبیه ی میکروقطعات یا قرار دادن عناصر نانو در درون برچسب یا خود بسته بندی ساخته شوند.[24] یکی دیگر از کاربردهای نانوسنسورها در تشخیص گازهای درون بسته بندی است. رطوبت و اکسیژن اضافی باعث فساد غذا می شوند و هنوز هم بسیاری از روش های اندازه گیری محتوای بخار یا گاز داخل یک بسته بندی، به تخریب بسته نیاز دارند [25]. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم یکی از پرکاربردترین نانوذرات نیمه رسانا با ویژگی های خاص آبدوستی و فوتوکاتالیستی، جاذب نور ماورا بنفش و آنتی باکتریال هستند و علیه پاتوژن ها منتقله از طریق مواد غذایی شامل سالمونلا، ویبریوپاراهمولیتیکوس و لیستریامونوسیتوژنز تحت اشعه ماورا بنفش موثر می باشند .[26] نانو ذرات اکسیدروی از خانواده ورتزیت و دارای ویژگی هایی مانند نیمه رسانایی، پیزوالکتریک و پیروالکتریک هستند. این خواص بی نظیر باعث می شوند که ذرات اکسیدروی ار غنی ترین مواد نانو ساختاری باشند. همچنین، این ذرات ایمن هستند و می توانند در کاربردهای پزشکی به راحتی و بدون روکش استفاده شوند و در صنایع آرایشی و بهداشتی کاربرد گسترده ای دارند. این خصوصیات ویژه اکسیدروی می تواند زمینه های تحقیقاتی گوناگونی را در آینده ایجاد کند [27 , 28]
نتیجه گیری
دانش نانو به عنوان یک فناوری نوین امکانات بالقوه ای را برای بهبود کیفیت و امنیت غذا فراهم آورده است از جمله امکان غنی سازی و کپسوله کردن و حفظ ترکیبات فراسودمند جهت رسانش کنترل شده آنها به سلول هدف، امکان پوشاندن طعم های نامطلوب و کاربرد در بسته بندی های فعال و هوشمند. فناوری نانو می تواند در خط تولید به منظور ایجاد حسگرها و ماشین های تشخیص به کار رود و تولید غذاهای فاقد آلودگی را تضمین نماید. با توجه به پتانسیل فوق العاده کاربرد نانوفناوری در صنعت غذا بسیاری از شرکت های مطرح در صنایع غذایی به تحقیق و توسعه در این زمینه پرداخته اند و انتظار می رود که طی دو دهه آینده انقلاب بزرگی در این زمینه در صنایع غذایی بوجود آید.
منابع
[1] دانش پژوه، مسعود و حاجی عبدالرحیم خباز، نرگس،1398. نانو تکنولوژی در صنایع غذایی،کنفرانس ملی نانو ساختارها علوم و مهندسی نانو،کاشان.
[2] قدسی پور، آرزو و قطبی، معصومه،1394. اهمیت فناوری نانو در صنایع غذایی، نخستین کنفرانس ملی دستاوردهای نوین در علوم زیستی و کشاورزی، تهران.
[3] Lagaron, J.M., Cabedo, L., Cava, D., Feijoo, J.L., Gavara, R., and Gimenez, E., 2005. Improving packaged food quality and safety. Part 2: Nanocomposites. Food Additiv. Contam. 23(10): 994–998.
[4] درفشی، ریحانه و بهمنی، حامد،1392، کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی، سومین همایش ملی امنیت غذایی، سواد کوه
[5] Food and Drug Administration (2004). FDA Regulation of Nanotechnology Products. Available at http: //www.fda.gov/nanotechnology/regulation.html.
[6] رئوفت، زهرا و رئوفت، محمدمهدی و رستگاریان جهرمی، مهدی،1397. نانو تکنولوژی در صنایع غذایی، چهارمین کنفرانس بین المللی یافته های نوین در علوم کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست، تهران.
[7] جوادی یزدی، علیرضا و بزرگی، بهروز و طاهری، مرتضی،1393. نانو تکنولوژی و کاربردهای آن، دومین کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین در علوم مهندسی و پایه، اردبیل.
[8] سلیمانی، راضیه و رجبی، محسن،1392. کاربرد نانو فناوری در صنایع غذایی و لبنی، اولین همایش ملی نانو تکنولوژِی مزایا و کاربردها، همدان.
[9] آذین، احسان و احسان پور، حوریه و تاجیک، زینب الزهرا و جعفری زاده، زینب،1398. نانو انکپسولاسیون و کاربردهای آن در صنایع غذایی، سومین کنگره بین المللی و بیست و ششمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، تهران.
[10] هرمزی، الهام و حقایق، غلامحسین و سلیمانی فرد، صدیقه،1398. کاربرد نانو تکنولوژی در غنی سازی مواد غذایی، سومین کنگره بین المللی و بیست و ششمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، تهران.
[11] چادرشبی، سارا و رضازاده، آیدا و قره آغاجلو، نازیلا و قاسم پور، زهرا،1397. کاربرد نانوتکنولوژی در تولید ترکیبات و افزودنی های غذایی سالم، دومین کنگره بین المللی و بیست و پنجمین کنگره ملی علوم و صنایع غذائی ایران، ساری.
[12] حاتمیان، مسعود و قاسم زاده، رسول،1393،نانو کپسوله کردن در صنایع غذایی، همایش ملی علوم و فناوریهای نوین در صنایع غذایی، تربت حیدریه.
[13] فلاح اسکی، طلایه و توریان، فهیمه،1398.کاربرد نانوکپسول ها در صنعت غذا،همایش ملی صنعت و تجاری سازی کشاورزی، اهواز.
[14] سلیمی خورشیدی، فائزه و حق زاد، معصومه،1392. نانوکپسول و فرآیند نانوکپسوله کردن در صنایع غذایی، بیست و یکمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، شیراز.
[15] روکش کردن آنزیم ها،1390. ماهنامه فناوری نوین غذا، پیاپی ۱۲، صفحه 35.
[16] حاتمیان، مسعود،1393کاربرد نانوفیلتراسیون در صنایع غذایی، همایش ملی علوم و فناوری های نوین در صنایع غذایی، تربت حیدریه.
[17] پزشکی، اکرم و فتح الهی، عیسی،1390. نانوحامل ها و نانوامولسیون ها؛ انواع، روش های تولید وکاربرد آنها در صنایع غذایی،بیستمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی، تهران.
[18] مساح، مهدیه و خالدیان، سهیلا و قنبرزاده، بابک و همیشه کار، حامد،1392. تولید نانوامولسیون های خوراکی حاوی ویتامین E با استفاده از روش کم انرژی: بررسی تاثیر نوع و غلظت سورفاکتانت بر اندازه قطرات، بیست و یکمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، شیراز.
[19] زارع، سیده فاطمه و رادی، محسن،1394. نانو امولسیون ها،بیست و سومین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران ، قوچان.
[20] مرادپور، مهدیه و صباحی، سحر،1391. بسته بندی مواد غذایی با استفاده از فناوری نانو، اولین همایش ملی علوم و فناوری نانو، اهواز.
[21] صمدی، پرستو و امامی فر، آریو،1385. فناوری نانو و بسته بندی مواد غذایی،اولین کنفرانس فناوری نانو در محیط زیست، اصفهان.
[22] آشوری، سامیار و صفاری، صادق،1393. فناوری نانو در بسته بندی مواد غذایی، اولین همایش ملی پدافند غیر عامل در علوم دریایی، بندرعباس.
[23] Duncan, T. V., 2011. Applications of nanotechnology in food packaging and food safety: Barrier materials, antimicrobials and sensors. Journal of Colloid and Interface Science 363: 1-24.
[24] مطهری س. ز. 1392. بیوسنسور بر پایه ی نانو ذرات طال در بسته بندی هوشمند. ارائه شده در بیست و یکمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، دانشگاه شیراز.
[25] Smolander, M., E. Hurme and R. Ahvenainen., 1997. Leak indicators for modified-atmosphere packages. Trends in Food Science & Technology 8: 101-106.
[26] Sozer, N. and J.L.Kokini., 2009. Nanotechnology and its applications in the food sector. Trends in Biotechnology. 27(2): 82-89.
[27] Ghanbarzadeh, B., A.R. Oromiehie, M. Musavi, P. Massimiliano Falcone, Z. Emam DJomeh and E. Razmi Rad., 2007. Study of Mechanical Properties, Oxygen Permeability and AFM Topography of Zein Films Plasticized by Polyols.Packaging Technology and Science. 20: 155–163.
[28] Miller, G. and R. Senjen., 2008. Nanotechnology used for food packaging and food cotact materials. Nanotechnology in Food and Agriculture. 2: 14-68.
[1] Nanotechnology
[2] Functional food
[3] Nano filtration
[4] Ultrafiltration
[5] Nano composite
[6] Sensor