منطقه طلایی مدیریت

فناوری نانو در بسته بندی و سلامت مواد غذایی

فناوری نانو در بسته بندی و سلامت مواد غذایی

مقدمه:
برگزاریهمایش هایی با موضوع فناوری نانو، راه اندازی کنسرسیوم هایی برای موادغذایی بهتر و سالم تر، همچنین بالا بردن آگاهی مردم از طریق رسانه ها،مؤید تأثیرگذاری فناوری نانو بر صنایع غذایی است. انواع کاربردهای نانو دراین زمینه شامل بسته بندی های هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکیتعاملی(interactive) است، که به مصرف کنندگان اجازه می دهد موادغذایی رابا توجه به ذائقه و نیازغذایی مورد نظرشان تغییر دهند.

بیشترغول های تولید کننده موادغذایی مانندNestle،Kraft،Heinz وUnilever برنامه های تحقیقاتی مشخصی در این زمینه دارند تا بتوانند سهم بازار خودرا در دهه های آینده حفظ کنند. این بدان معنا نیست که مواد غذایی به طوراتمی تغییر پیدا کنند و یا با نانوماشین ها تولید شوند، زیرا آرزوی تولیدغذاهای مولکولی با کمک نانو ماشین ها فعلاً عملی نیست.

باعلم به قابلیت های فناوری نانو امید است، بتوان سیستم های فعلی فراوریمواد غذایی را تغییر داده، محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه سالم به بازارعرضه کرد. محققان همچنین امیدوارند بتوانند با استفاده از مواد افزودنی،کیفیت مواد غذایی و هضم و جذب غذا را در بدن افزایش دهند. اگر چه بعضی ازاین اهداف دور از انتظار به نظر می رسد، اما امروزه صنایع بسته بندی ازفناوری نانو در محصولات خود کمک می گیرند

بسته بندی و سلامت مواد غذایی:
پیشرفتدر بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی، هدف بسیاری ازشرکت هاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ هایکوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرفکننده را از فساد ماده غذایی آگاه سازند. فناوری نانو می تواند در مواردیمانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزایش ویژگی های دیواره(مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی)، افزایش مقاومت در برابر گرما،گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. چشم اندازهای مالیفناوری نانو، صنایع بسته بندی را پررونق نشان می دهد. سهم بازار این صنعتدر حال حاضر حدود 1.1 میلیارد دلار است و پیش بینی می شود تا سال 2010 به7.3 میلیارد دلار برسد. با این وجود، صنعت بسته بندی هوشمند از آنچه پیشبینی شده بود جلوتر رفته و نشانه های تکامل آن به خوبی پیداست.

تحقیقاتسازمان مالیFrost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتریان به مواد غذاییسالم و تازه در بسته بندی های مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. سازمان های زیادی وجود دارند که در زمینه سیستم های بسته بندی هوشمندفعالیت می کنند، ازجمله شرکت تولیدکننده مواد غذاییKraft که با همکاریدانشگاه راتگرز در حال فعالیت روی پروژه زبان الکترونیکی(electronic tongue) است تا آن را به بسته بندی ها اضافه کند. این نوع بسته بندی شاملرشته ای از نانو حسگرهاست که نسبت به گازهایی که از مواد غذایی آزاد وموجب فساد آنها می شوند، به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می دهند که اینتغییر رنگ، علامت واضحی از سلامت یا فساد ماده غذایی است.

شرکتBayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نامDurethan KU2-2601 تولید کرده استکه از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتریدر برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بستهبندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابلرطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذراتتا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فسادمواد غذایی را به تعویق می اندازند. سازمان های دیگر به کمک فناوری نانودر حال یافتن راهی برای تشخیص فساد مواد غذایی هستند. به عنوان مثال شرکتAgroMicron، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شاملپروتئین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب هایی مانندSalmonella وE.coli را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روشفساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت امیدوار است بتواند محصولمورد نظر را با نامBioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حالساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند از آنها در حمل و نقلدریایی استفاده کند.

درراهبرد مشابه، برای اطمینان از سلامت مواد غذایی، محققان اتحادیه اروپا درپروژهGood Food از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر،پاتوژن ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می کنند. با این کار، دیگر نیازیبه فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیتمحصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعهبه کارگیری زیست تراشه هایDNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند درتشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوهمؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ا ی، بتواندآفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها راکنترل می کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهایGood Food نامیده میشود.

پروژه سرمایه گذاری شدهاتحادیه اروپا به نامBioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهای ارزان با توانتشخیص آسان در سلامت محیط زیست است، فعالیت دیگری در زمینه آنالیز موادغذایی دارد. در ابزارهایی که از حامل(cantilever) استفاده می کنند، روشبدین صورت است که تیرک(Tip) با ماده شیمیایی پوشانده شده و در برخورد بامولکول های خاصی، سیگنال ایجاد می کنند. BioFinger با استفاده از این حاملها که به یک میکروتراشه متصل است کوچک تر و قابل حمل می شود.

ارتشآمریکا در حال ساخت حسگرهای فوق العاده ای است که از آنها در مقابل حملهکننده ها به مواد غذایی استفاده می شود. در سیستم های کنونی چندین روز طولمی کشد تا وجود پاتوژن ها در مواد غذایی تشخیص داده شود. تشخیص سریعپاتوژن ها به وسیله این حسگرها به زودی باعث فراگیر شدن این فناوری درصنعت مواد غذایی خواهد شد. محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوشش های دفعکننده آلودگی برای بسته بندی ها با استفاده از اثر لوتوس (نیلوفر آبی) (قطره آب از سطح برگ های نیلوفر آبی می لغزد و در نتیجه هرم های موم مانندنانومقیاس، سطح برگ را می پوشاند) هستند. کشتارگاه ها و محل های فرآوریگوشت نیز می توانند از این فناوری استفاده کنند. گروه تحقیقاتی دانشگاهانگلیسی لیدز دریافتند که نانوذرات اکسید منیزیم و اکسید روی باعث از بینبردن میکروارگانیزم ها می شوند. استفاده از این مواد بسیار ارزان تر ازنانوذرات نقره است و می توانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذاییداشته باشند.

فناوری شناختفرکانس های رادیویی(RFID) در بیش از 50 سال پیش توسعه یافت، ولی امروزهاین فناوری راه خود را برای کنترل مواد غذایی در مغازه ها پیدا کرده است. در این فناوری با استفاده از میکروپردازشگر ها می توان داده ها را بهگیرنده های بی سیم ارسال کرد. امروزه می توان از این روش برای کنترل اقلامغذایی از انبار تا دست مصرف کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نیاز بهاسکن دستی و خواندن یک به یک دارند، برچسب هایRFID نیازی به خوانده شدنخطی نداشته و امکان خواندن تعداد زیادی از آنها در یک ثانیه وجود دارد. فروشگاه های زنجیره ای مانندWal Mart، Home Depot گروهMetro وTsco درحال آزمایش این فناوری هستند. ضعف اصلی این روش، افزایش هزینه تولید استکه نتیجه ساخت سیلیکونی آن می باشد. با ترکیب فناوری نانو و الکترونیک(نانوترونیک) این برچسب ها ارزان تر و کاراتر شده، همچنین پیاده سازی آنهاآسان تر می شود.

گروهی ازدانشمندان شمال اروپا، کنسرسیوم نانوغذایی را با هدف توسعه کاربردهایفناوری نانو دراین صنعت و با تأکید بر مواد غذایی سالم و مطمئن تشکیل دادهاند. این مجمع، متشکل از شرکت هایArla Foods، Danisco A/S، Ar hus United A/S، Danish Crown amba و مرکز میان رشته ای نانوعلوم است.

باتأکید بر فراهم آوردن مواد غذایی سالم برای مشتریان، اولویت های اینکنسرسیوم عبارت از توسعه حسگرهایی که قادر به تشخیص سریع سم در ترکیبات ویا باکتری های مضر در نمونه های غذایی باشند، گسترش سطوح ضد باکتری برایماشین هایی که در تولید مواد غذایی به کار می روند، گسترش ساخت پوشش هایمحکم تر و ارزان تر، تولید مواد غذایی با ترکیبات خوراکی سالم تر می باشد. تحقیقات مرکز دانمارک در بخش پژوهش های پیشرفته غذایی(LMC) که از همبستگیمؤسسات دانمارکی فعال در زمینه علوم غذایی تشکیل شده اند، برنامه های خودرا در چارچوب هفتمین برنامه خود به صورت زیر اعلام می دارد:
- درک پایه ای از مواد غذایی و تغذیه حیوانات برای نوآوری هوشمند؛
- سیستم های زیست شناسی در تحقیقات غذایی؛
- بازنگری زیستی در بخش محصولات غذایی؛
- پیشرفت های فناوری؛
- علم مواد خوراکی؛
- نوآوری هایی بر اساس نیاز مشتری و ارتباطات غذایی.

آنهامعتقدند تمرکز روی این برنامه ها می تواند موجب دستیابی کامل و چند جانبهدر تحقیقات و توسعه مواد غذایی در اروپا شود. همچنین امیدوارند ازنانوموادی با ویژگی های کاربردی به منظور استفاده در نانوحسگرها و فناورینانوسیالات در صنایع غذایی استفاده کنند. پیشرفت در مواد بسته بندیهوشمند، امکان کنترل شرایط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روش هایبسته بندی مبتنی بر زیست شناسی را برای ما مهیا می سازد.

فراوری مواد غذایی:
فناورینانو علاوه بر بسته بندی، تأثیر زیادی روی گسترش مواد غذایی کاربردی وتعاملی دارد؛ موادی که به نیازهای بدن پاسخ داده، می توانند در رسانش موادغذایی مؤثر باشند. گروه های تحقیقاتی مختلفی در حال کار روی ساخت موادغذایی جدید بر اساس تقاضا هستند. این مواد به صورت غیر فعال در بدن باقیمی مانند و مواد غذایی را در صورت نیاز به سلول ها می رسانند. عنصر کلیدیاین بخش، توسعه نانوکپسول هایی است که با استفاده از آنها در مواد غذاییمی توان کار رسانش را به خوبی انجام داد. از پیشرفت های دیگر در فرآوریمواد غذایی، افزودن نانوذرات به مواد خوراکی برای افزایش جذب آنها در بدناست.

یکی از بهترین نانواییها در غرب استرالیا در استفاده از نانوکپسول هایی که شامل روغن ماهی تن(منبع غنی از اسیدهای چرب امگا 3) بوده اند؛ موفق بوده است. این مرکز ازنانوکپسول ها در پرفروش ترین نوع نان خود به نامtip-top استفاده می کند واین ذرات فقط هنگامی باز و شکسته می شوند که وارد معده شوند، به این ترتیباز مزه ناخوشایند روغن ماهی جلوگیری می شود.

شرکتNutralease در رژیم اشغالگر قدس، از فناوری ساختارهای مایع خودآراینانومقیاس(NSSL) برای رسانش مواد غذایی استفاده می کند. این ذرات به شکلمایسل (کره های توخالی که از چربی ساخته شده و درون آن آب است) با قطرحدود 30 نانومتر هستند. مواد خوراکی یاnutraceuticals دارای آب درونیهستند و می توانند برای حمل موادی مانند لیکوپن، بتا-کاروتن، لوتین،فیتوسترول ها، CoQ10 وDHA/EPA مورد استفاده قرار بگیرند. این ذرات بهترکیبات اجازه می دهند که به راحتی از طریق معده وارد رگ های خونی شوند. بنابراین دسترسی زیستی آنها افزایش می یابد. این فناوری را در حال حاضرکارخانجاتShemen برای رسانش روغن فعالCanola وارد بازار کرده اند. اینشرکت ادعا می کند می تواند جذب کلسترول را در کیسه صفرا تا 14 درصد کاهشدهد.
تعدادی از شرکت های شیمیایی در حال تحقیق روی افزودنی هاییهستند که بدن به راحتی قادر به جذب آنهاست و می توانند عمر مفید محصولاترا افزایش دهند. سازمان بین المللی علوم رسانش زیستی در حال توسعه نانوحلزون هایی با ذرات پیچشی 50 نانومتری است که می تواند در رسانش موادیمانند ویتامین ها، لیکوپن و اسیدهای چرب امگا3 به سلول ها به کار گرفتهشود، بدون اینکه در مزه و رنگ مواد غذایی تأثیر داشته باشد.

صنایعغذاییKraft، گروهی محقق از 15 دانشگاه مختلف را تشکیل داده است تا با کمکفناوری نانو در مورد غذاها تحقیق کند. این مورد به مصرف کنندگان اجازه میدهد تا بین رنگ ها و طعم های مختلف انتخاب کنند. این مجمع همچنین رویتوسعه مواد غذایی هوشمند با کمک نانوحسگرها، که باعث آزاد سازی تدریجیموادغذایی می شود فعالیت می کند. این نانوکپسول ها با مواد غذایی ترکیب میشوند ولی تا زمان مناسب، غیر فعال باقی می مانند. تمامی پیشرفت های جدیدموجب می شود مفهوم موادغذایی کامل به واقعیت نزدیک شود و انتظار می رود تافواید دیگری در زمینه انرژی، عملکردهای تشخیصی، کاربردهای ایمنی بهتر وتوسعه محصولات ضد پیری برای مصرف کنندگان وجود داشته باشد.

امروزهاز فناوری نانو در صنایع آرایشی مانند ساخت کرم های شفاف استفاده می شود. شرکتRoyal BodyCare، که از فناوری نانو علوم غذایی استفاده می کند محصولجدیدی با نامNanoCeuticals را وارد بازار کرده، که امولسیونی از ذرات باقطر کمتر از 5 نانومتر است. این شرکت ادعا می کند این محصول، رادیکال هایآزاد را جمع آوری کرده، آب رسانی را بالا برده وpH بدن را تنظیم می کند. این شرکت همچنین در حال توسعه نانوخوشه ها و پودرهای نانومقیاسی است که بامکمل های غذایی ترکیب می شوند و هنگام مصرف، قدرت جذب مواد غذایی را دربدن افزایش می دهند.

شرکتهای مواد غذایی و آرایشی در همکاری با یکدیگر به دنبال سازوکاری جدید برایرسانش ویتامین ها و جذب مستقیم آنها از پوست هستند. به عنوان مثال شرکتNestle که 49 درصد از سهام شرکتLOreal را داراست در حال ساخت کرم ضدآفتابشفافی است که ویتامینE را مستقیم به پوست می رساند. هدف، ساخت کرمی استکه به وسیله پوست جذب شده و ویتامینE را به آرامی آزاد کند، به علاوهدارای ماده محافظUV نیز باشد. در حال حاضرکرم های شفاف ضدUV در بازارموجود است وLOreal انتظار دارد این کرم با کاربردهای بیشتری بازار را دربرگیرد.

رقیبان دیگر مانندEstee Lauder در حال ساخت فرمول های ضد پیری هستند که از نانوذرات تشکیلشده است. شرکت آمریکاییOilfresh محصول نانوسرامیکی جدیدی وارد بازار کردهکه مصرف روغن را در رستوران ها و غذاهای آماده به نصف کاهش می دهد. درنتیجه این تغییر بزرگ، از اکسید شدن محصولات به دلیل چربی های درون روغنجلوگیری می شود. مورد دیگر این است که روغن سریع تر داغ شده و انرژی موردنیاز برای پخت کاهش می یابد.

اخیراًدانشگاه واخنینگن در هلند مرکز تحقیقاتی را تأسیس کرده که در حال کار رویکاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی است. مرکز بیوفناوری واخنینگن رویموضوعات مختلفی ازجمله تشخیص کیفیت و سلامت غذا، پوشش دار کردن و رسانشمواد غذایی، میکرو و نانو ابزارهایی برای پردازش های شیمیایی و فیزیکی،زیست شناسی شیمیایی، نانو سم شناسی؛ بررسی فناوری و علم مشتری متمرکز شدهاست.

شرکت آلمانیAquanova در حال توسعه فناوری جدیدی است که در آن دو ماده فعال را با هم ترکیب کردهو در کاهش چربی از طریق نانوحامل ها (کره های تو خالی با قطر 30 نانومتر) استفاده می کند. این نوآوری می تواند دستیابی جدیدی در کنترل وزن باشد. شرکتNovaSOL Sustain ازCoQ10 برای کاهش چربی اسیدهایalpha-lipoic برایرفع گرسنگی استفاده می کند. همچنین این فناوری برای تولید ویتامین هاییمانندSoluE که از دسته ویتامین هایE است و همچنینSoluC که از دستهویتامین هایC است استفاده می شود.

دریک راهبرد متفاوت، شرکتUnilever در حال تولید بستنی های کم چرب با کاهشذرات امولسیون است. با این عمل امید است که استفاده از این ذرات، میزانچربی را تا 16 درصد کاهش دهد. مرکز بین المللیWoodrow Wilson، مؤسسه بورستحصیلی در آمریکا، پایگاه داده ای از مشتریان بازار فناوری نانو تشکیلداده و به زودی 15 مورد را که ارتباط مستقیم با صنایع غذایی دارند اعلاممی کند. این فهرست شاملnanocetical های تولیدی شرکتRBC، Life Science وروغن فعالCanola ی صنایعShemen و نانوذرات نقره استفاده شده در یخچالهای شرکتLG می باشد.

جمع بندی:
امروزهبسیاری از کشورهای جهان به توانایی فناوری نانو در صنایع غذایی پی بردهاند و در حال سرمایه گذاری قابل توجهی در این راه هستند. مؤسسه استانداردمواد غذایی انگلستان(FSA) تحقیقاتی برای دستیابی به توانایی استفاده ازفناوری نانو در غذا و مشخصاً بسته بندی موادغذایی ترتیب داده است. هم زماندولت این کشور نیز بودجه بیشتری برای تحقیق و توسعه در زمینه غذاهایکاربردی، سیستم های رسانش موادغذایی و شیوه های بهینه سازی ظاهر غذا مانندرنگ، مزه و غلظت در نظرگرفته است.

باافزایش تأثیرات فناوری نانو بر صنایع غذایی و ورود این محصولات به بازارمصرف، اهمیت سلامت این دسته از مواد غذایی بیشتر مطرح می شود. این نیاز،پذیرش فناوری نانو را در کاربردهای حسی، قوی تر خواهد کرد، و از همین راهمی توان به سلامت مواد غذایی پی برد. مانند نوعی فناوری که نزدیک بودنتاریخ انقضای مواد غذایی را به خریداران و فروشندگان هشدار می دهد. پوششهای ضد میکروبی جدید و کیف های پلاستیکی دفع کننده آلودگی، پیشرفت چشمگیریدر اطمینان از سلامت و امنیت غذاهای بسته بندی داشته اند. اگرچه توجهزیادی به کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی و محصولات موجود در بازار شدهاست، اما هنوز هم توانایی های استخراج نشده بسیاری مانند آنچه قبلاً دربحث دستکاری ژنتیکی عنوان شد وجود دارد.

مؤسسهعلوم و فناوری غذایی انگلستان، در گزارشی نشان داده است که داده های مطمئنبیشتری مورد نیاز است تا بتوان نانوذرات را به مواد غذایی اضافه کرد. اینگزارش اشاره می کند که قوانین جاری، شرکت ها را برای برچسب زدن روی اقلامیکه شامل نانوذرات است مجبور نمی کند، بنابراین بعید است مشتریان بتواننداز وجود این مواد در اقلام غذایی مطلع شوند. گفته می شود برای ارزیابیسلامت این دسته از مواد غذایی باید به تأثیرات اندازه ذرات در کنار نوعترکیبات توجه شود.

گروهETC همچنین برخی شرکت های مهم و دانشگاه های فعال را به تلاش برای به انحصاردرآوردن غذاهای جدید (از طریق ثبت اختراع) متهم کرده است؛ زیرا این کار میتواند برای بسیاری از شرکت های مبتکر در کشورهای در حال توسعه، مانع ایجادکند.

سرانجام روزی خواهدرسید که موادغذایی را از ترکیبات اتمی و مولکولی بسازیم که در اصطلاح بهآن تولید مواد غذایی مولکولی گفته می شود. امروزه برخی گروه های تحقیقاتیدر حال بررسی این زمینه هستند، ولی هنوز با روش بالا به پایین، استفاده ازسلول ها بیش از مولکول هاست. اگر چه استفاده کاربردی از این فناوری درآینده دور امکان پذیر است، اما انتظار می رود این پیشرفت بتواند راه رابرای گسترش پردازش محصولات غذایی مؤثرتر و ماندگارتر باز کند که در اینصورت مواد خام کمتری مصرف شده و غذاهایی با کیفیت بالاتر به دست می آید.

منبع: http://www.icfp.ir/rcfp_fmainpage.php?id=7

• < قبلی
• بعدی >