يكي از مهمترين بخش هاي صنعت كشورها صنعت غذايي است كه ارتباط تنگاتنگي با امنيت غذايي افراد جامعه دارد. افزايش جمعيت به همراه گسترش شهرنشيني و افزايش سطح درآمد سرانه نياز به غذاهاي فرايندي را روز به روز افزايش داده است. از اين رو استفاده از فناوريهاي نوين از جمله فناوری نانو در اين صنعت بسيار مورد توجه محافل علمي و صنعتي جهان قرار گرفته است . در این مقاله سعی شده است که کاربردهای فناوری نانو در صنعت غذایی امروزه، مورد بررسی قرار داده شود.
حوزه هاي مختلف كاربردي فناوري نانو در غذا و صنايع غذايي را مي توان به شش دسته زير تقسيم بندي نمود (شکل 1):
• نگهداري غذا
استفاده از فناوری نانو در نگهداری مواد غذایی یکی از راهکارهای مهم برای افزایش ماندگاری و کاهش ضایعات غذایی است. این فناوری با استفاده از نانومواد و نانوذرات، قابلیتهای جدیدی را برای بهبود فرآیندهای نگهداری مواد غذایی ارائه میدهد. با استفاده از نانوذرات میتوان ماندگاری مواد غذایی را افزایش دهیم زیرا این ذرات میتوانند به عنوان عوامل ضد میکروبی عمل کنند و رشد میکروارگانیسمها را کاهش دهند. با بهبود ماندگاری و کاهش آلودگی مواد غذایی، این فناوری میتواند به کاهش ضایعات غذایی کمک کند و برای افزایش بهرهوری منابع غذایی مورد استفاده قرار گیرد.
• بهبود طعم و رنگ
با استفاده از نانوذرات، میتوان رنگهای طبیعی را با کیفیت و استحکام بالا تولید کرد. این رنگها میتوانند برای افزایش جذابیت بصری مواد غذایی استفاده شوند و در عین حال از مشکلات مربوط به استفاده از رنگهای صنعتی که ممکن است برای سلامتی مضر باشند، جلوگیری کنند.همچنین از طریق استفاده از نانوذرات، میتوان مواد عطری و اسانسها را در مواد غذایی بهبود داده و کنترل کرد. این امر منجر به افزایش میزان عطر و طعم مطلوب در محصولات غذایی میشود.
• سلامت غذا
فناوری نانو در الو سلام چی شده حوزه سلامت مواد غذایی باعث ایجاد تحولات مهمی در تولید، ایمنی و کیفیت مواد غذایی شده است. این فناوری به طور گسترده در مراحل مختلف از تولید تا مصرف مواد غذایی بهکار گرفته میشود. نانوذرات مواد غذایی میتوانند به طور موثر به محافظت از آنتیاکسیدانها و ویتامینها کمک کنند، که این امر باعث افزایش مقاومت آنتیاکسیدانها در برابر فرآیندهای ناشی از حرارت، نور و اکسیژن میشود.همچنین نانو ذرات ضد باکتریایی میتوانند کمک کنند تا مواد غذایی بدون نیاز به مقادیر بالایی از مواد نگهدارنده، از فساد حفظ شوند.
• بسته بندی
فناوری نانو در بستهبندی مواد غذایی یکی از حوزههای مهم و نوین در صنعت غذا است که با استفاده از اندازهگیری و کنترل دقیق ابعاد و خواص مواد در مقیاس نانومتری، امکاناتی جدید برای افزایش کیفیت و ایمنی مواد غذایی فراهم میکند. این فناوری به عنوان یک ابزار قدرتمند در بهبود ویژگیهای بستهبندی مواد غذایی از جمله حفظ تازگی، جلوگیری از فساد، افزایش ماندگاری و کاهش ضایعات، مورد استفاده قرار میگیرد.
استفاده از نانومواد در تهیه بستهبندیهای غذایی میتواند آسیب زیست محیطی را کاهش دهد، زیرا میتواند از مواد کمتری برای بستهبندی استفاده شود و در نتیجه کاهش وزن و حجم بستهبندی را به همراه داشته باشد. همچنین، این فناوری میتواند به بهبود عملکرد و ایمنی بستهبندی کمک کند، به عنوان مثال با افزایش مقاومت به نفوذ هوا، رطوبت و مواد غذایی.
برای کنترل آلودگی استفاده از نانومواد در فیلترها و بستهبندیهای مواد غذایی میتواند کمک کند تا آلودگیهای زیستی و شیمیایی کاهش یابد و مواد غذایی را در برابر عوامل آلودگی حفاظت کند.
• توليد غذا
استفاده از نانوذرات نقره، نانوذرات تیتانیوم دیاکسید و غیره به عنوان عوامل ضد باکتریایی در بستهبندی مواد غذایی، میتواند به دلیل فعالیت آنتیمیکروبی بالا، عمر مفید مواد غذایی را افزایش دهد و از رشد میکروارگانیسمهای مضر جلوگیری کند.همچنین اندازه نانوذرات اجازه میدهد تا مواد مغذی را به طور موثرتر در بدن جذب کند. به عنوان مثال، افزایش اندازه سطح نانوذرات مواد مغذی مانند ویتامینها و آنتیاکسیدانها، میتواند باعث افزایش جذب آنها توسط بدن شود. اعمال نانومواد در تولید مواد غذایی میتواند خواص فیزیکی و حسی آنها را بهبود بخشد. برای مثال، استفاده از نانوذرات در تولید بستنی میتواند باعث افزایش پایداری ساختاری و کاهش تشکیل بلورهای بزرگ در محصول شود.
کاربرد نانو پودرها در فرآیندهای غذایی
فناوری نانو در حوزه فرآیندهای غذایی یک پیشرفت مهم و جذاب است که بهبودهای چشمگیری را در تولید، بستهبندی، ایمنی و کیفیت غذاها به ارمغان میآورد. استفاده از نانوذرات در رنگها و عطرها میتواند بهبودهای قابل توجهی در ظاهر و عطر و طعم غذاها ایجاد کند. علاوه بر این، نانومواد معدنی مانند نانوذرات تیتانیوم دیاکسید میتواند به عنوان افزودنیهای ایمن جایگزین رنگدانههای مصنوعی در غذاها عمل کنند.همچنین استفاده از فناوری نانو در بستهبندی غذاها میتواند موجب افزایش مدت زمان نگهداری، کاهش آلودگی و حفظ کیفیت محصولات غذایی شود. نانو موادی مانند نانو سیلیکا میتواند به عنوان باریکههای بستهبندی استفاده شده و ویژگیهای نگهداری و حفظ کیفیت غذاها را بهبود بخشد.در تشخیص سریع آلودگی نانوسنسورها، نانو تیوب های کربن و دستگاههای تشخیصی مبتنی بر فناوری نانو میتوانند به سرعت و با دقت بالا آلودگیهای غذایی مانند باکتریها و ویروسها را تشخیص دهند، که این امر میتواند به بهبود ایمنی غذاها کمک کند. افزودن نانو موادی مانند نانو کربنات کلسیم به محصولات غذایی میتواند موجب افزایش جذابیت تغذیهای آنها شود. به عنوان مثال، افزودن نانوذرات کربنات کلسیم به محصولات لبنی میتواند موجب افزایش جذابیت تغذیهای و کاهش نیاز به افزودن کلسیم مصنوعی شود.
شکل 1. کاربرد فناوری نانو در صنايع غذايی
حال به بررسي نقش فناوری نانو در توليد مواد غذايی می پردازیم.
1. ايجاد غذاهایی با طعم های جديد
براي درمان بسياري از بيماريها مانند بيماري ديابت (قند) بايد از رژيم غذايي خاصي استفاده کرد. از طرف ديگر به علت زندگي صنعتي امروزي، مسئله چاقي نيز به معضلي تبديل شده است که متاسفانه گريبانگير نوجوانان و حتي کودکان شده است! (شکل 2). براي حل اين معضل، با استفاده از فناوری نانو چند راهکار پيشنهاد ميشود:
• غذايي که فرد را سير كند ولي تاثيري روي وزن نداشته باشد.
• غذاهايي خوش طعم که حاوي موادي جايگزين چربي هستند.
• به كارگيري نانوذرات براي جلوگيری از جذب و ذخيره سازي چربي و كالري به وسيله بدن
شکل 2. فناوری نانو می تواند طعمها و رنگهای غذايی جدیدی را ایجاد کند.
2. توليد غذاهای غنی شده
برخي از مواد داراي اجزای با ارزشی هستند که براي بدن بسيار مهم و ضروری هستند، اما به دلایلی مانند ذائقه و عادت تمايل زيادي به استفاده از آنها وجود ندارد. اگر بتوان کاری کرد که اين مواد ارزشمند را جدا کرد و به صورت مواد افزودني به ديگر غذاها اضافه کرد، می توان مواد غني شده را ساخت. نانو فيلترها ساخته شده اند که مولکولها را بيشتر بر اساس شکل و نه بر حسب اندازه غربال مي كنند، و اين مسئله تفكيك اجزاي خاصي از يك فرآورده، را امكان پذير مي سازد.
3. تولید غذاهای مولکولی
پژوهشگران بر این باور هستند که در آينده مهندسي مولکولی امکان تهيه و رشد مقادير زياد غذا را بدون نياز به خاک، بذر، مزرعه و کشاورز فراهم مي كند و با ورود اين فناوري، گرسنگي از جهان رخت بر خواهد بست. با اين تفکر به جاي کاشت غلات و پرورش گاوها براي بدست آوردن كربوهيدراتها و پروتئين، نانو ماشينها، استيک يا آرد مورد نظر ما را از اتمهاي کربن، هيدروژن و اكسيژن موجود در تركيب آب يا دي اکسيد کربن هوا مي سازند. همچنين نانو بوتهاي موجود در غذا در دستگاه گردش خون به حرکت در مي آيند و آن را از بقاياي چربي و بيماري زاي کشنده پاک ميکنند. توليد مولکولی غذا يکي از اهداف و آرزوهاي فناوري نانو است و به نظر ميرسد که چندان به سرعت دست يافتني نباشد. با استفاده غذاهاي مولکولی ميتوان گرسنگي را ريشه کن نمود، محتواي تغذيهاي مواد غذايي را افزايش داد و خطر مواد حساسيت زا را در مواد غذايي حذف کرد.
4. افزودنيهای غذايی در مقياس نانو
افزودنیهای غذایی در مقیاس نانو موادی هستند که به دلیل ابعاد بسیار کوچک خود، میتوانند اثرات بسیار موثری روی خواص غذایی و همچنین ویژگیهای حسی و بافتی غذاها داشته باشند. این افزودنیها اغلب از مواد طبیعی مانند ویتامینها، مواد معدنی، عصارههای گیاهی و عناصر غذایی مختلف به دست میآیند که به صورت نانومتری به غذاها افزوده میشوند.
براي مثال شرکت باسف يک نوع کاروتنوئید در مقياس نانو توليد کرده است. کاروتنوئیدها نوعی افزودني غذايي هستند که به غذاها رنگ نارنجي مي دهند و به طور طبيعی در هويج و گوجه فرنگي وجود دارند. بعضي از انواع کاروتنوئیدها آنتي اكسيدان مي باشند و در بدن به ويتامين A تبديل ميشوند. شرکت باسف (BASF) اين کاروتنوئيد را در مقياس نانو، به شرکتهای بزرگ تولید کننده غذا و نوشابه در سراسر جهان می فروشد تا در ليموناد ها ، آبميوه ها و مارگارين ها مورد استفاده قرار گيرد .
فرمولاسيون افزودنیها در مقياس نانو جذب آنها را در بدن راحت تر کرده و زمان نگهداري آنها را افزايش ميدهد. شرکت باسف همچنين کاروتنوئيد صنعتي دیگری به نام ليكوپن به عنوان يک افزودني غذايي توليد کرده است. ليكوپن به طور طبيعي در گوجه فرنگي وجود دارد (شکل3).
شکل3. نانومواد را میتوان به عنوان افزودنی به مواد غذايی افزود.
5. غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن
براي اينکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در آن سود ببرد، ماده مغذي بايد به محل خاصي از بدن بروند و در آن محل فعال شوند. کنترل و مهندسي انتشار مواد مغذی در بدن يكي از زمينه هاي تحقيقاتي فناوري نانو است. اين مواد غذايي که "غذا و دارو" ناميده ميشوند اجزای فعالشان توسط نانوکپسول در بدن توزيع ميگردد . زيرا يكي از راه های حفظ يک جزء فعال غذايی، قرار دادن آن در يک پوشش محافظ است. اين پوشش را میتوان طوری طراحی کرد که با تحريک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل ان از طريق پوشش انتشار يابد. به عنوان مثال موسسه غذايی جورج وستون در استراليا نوعی نان به نام نان (( تیپ تاپ آپ )) توليد کرده که حاوی روغنی از اسيد چرب امگا 3 حاصل از ماهی تن میباشد. اما روغن ماهی تن در داخل میکروکپسول قرار داده شده است و بنابراين مصرف کننده طعم روغن ماهی را حس نمی کند و فقط وقتی اين روغن به معده رسيد و کپسول هضم شد آزاد میشود. اين فناوری، در مورد ماست و غذای کودک نيز به کار گرفته شده است (شکل4).
شکل 4. می تواند از نانو کپسولها برای رساندن غذا استفاده کرد.
با استفاده از نانو کپسول های از جنس پليمر خوراکی، میتوان مزه و بوی مولکولهای غذا را حفظ کرد و در نتيجه مدت زمان ماندگاری محصول را افزايش داد.
6. روکش کردن آنزيمها
يكي از دغدغه هاي شركت هاي صنايع غذايي جهان، نگهداري غذا و مصون نگهداشتن آن از آسيب آنزيمها است. اگر بتوان به روشي آنزيمها را از محيط غذايي دور کرد، فرايند فساد مواد غذايي به تاخير مي افتد. با استفاده از فناوري نانو ميتوان با روکش کردن آنزيمها، آنها را از محيط فعاليت دور کرده و مانع از اثر آنها شد. يکي از اين روشها، روکش کردن آنزيم توسط يک ساختار پليمري است. در اين روش يک شبکه نانوکامپوزيتي را با فرايند پليمريزاسيون در اطراف هر مولکول آنزيم ايجاد مي کنند، تا از تخريب آن جلوگيري شود. اين نانوذرات حاوي آنزيم، در دمايي حدود 8 درجه سانتیگراد تا 5 ماه عمر مي کنند. روکش کردن آنزيم در صنايع غذايي، يكي از فرايندهاي مهم براي حفظ كيفيت و بهبود نگهداري مواد غذايي است.
نتیجه گیری
استفاده از فناوری نانو در صنعت غذایی میتواند بهبودهای چشمگیری در کیفیت، ایمنی و ارزش غذایی محصولات ایجاد کند. با استفاده از افزودنیهای غذایی در مقیاس نانو، میتوان خواص مغذی غذاها را بهبود داده، پایداری آنها را افزایش داده و ویژگیهای حسی بهبود بخشید. همچنین، این فناوری میتواند به کاهش ضایعات غذایی و افزایش عمر مفید محصولات کمک کند. با این وجود، نیاز به تحقیقات دقیق برای ارزیابی اثرات جانبی و ایمنی استفاده از افزودنیهای غذایی در مقیاس نانو و همچنین نظارت دقیق از سوی مراجع مربوطه برای تضمین ایمنی مصرف این مواد برای سلامتی انسانها امری ضروری است.
محصولات مرتبط
نظر دهید