?مقدمه
برگزاري همايشهايي با موضوع فناورينانو، راهاندازي کنسرسيومهايي براي مواد غذايي بهتر و سالمتر، همچنين بالا بردن آگاهي مردم از طريق رسانهها، مؤيد تأثيرگذاري فناورينانو بر صنايع غذايي است. انواع کاربردهاي نانو در اين زمينه شامل بستهبنديهاي هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکي تعاملي ( interactive ) است، که به مصرفکنندگان اجازه ميدهد موادغذايي را با توجه به ذائقه و نيازغذايي مورد نظرشان تغيير دهند.
بيشترغولهاي توليد کننده موادغذايي مانند Nestle,Kraft,Heinz و Unilever برنامههاي تحقيقاتي مشخصي در اين زمينه دارند تا بتوانند سهم بازار خود را در دهههاي آينده حفظ کنند. اين بدان معنا نيست که مواد غذايي بهطور اتمي تغيير پيدا کنند و يا با نانوماشينها توليد شوند، زيرا آرزوي توليد غذاهاي مولکولي با کمک نانو ماشينها فعلاً عملي نيست.
با علم به قابليتهاي فناورينانو اميد است، بتوان سيستمهاي فعلي فراوري مواد غذايي را تغيير داده، محصولاتي مطابق با فرهنگ تغذيه سالم به بازار عرضه كرد. محققان همچنين اميدوارند بتوانند با استفاده از مواد افزودني، کيفيت مواد غذايي و هضم و جذب غذا را در بدن افزايش دهند. اگر چه بعضي از اين اهداف دور از انتظار به نظر ميرسد، اما امروزه صنايع بسته بندي از فناورينانو در محصولات خود کمک ميگيرند.
1. بستهبندي و سلامت مواد غذايي
پيشرفت در بسته بندي هوشمند براي افزايش عمر مفيد محصولات غذايي، هدف بسياري از شرکتهاست. اين سيستمهاي بستهبندي قادر خواهند بود پارگيها و سوراخهاي کوچک را با توجه به شرايط محيطي (مانند تغييرات دما و رطوبت) ترميم و مصرف کننده را از فساد ماده غذايي آگاه سازند. فناورينانو ميتواند در مواردي مانند افزايش مقاومت به نفوذ در پوششها، افزايش ويژگيهاي ديواره (مکانيکي، حرارتي، شيميايي وميکروبي)، افزايش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد ميکروبهاي فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد.
چشم اندازهاي مالي فناورينانو، صنايع بستهبندي را پررونق نشان ميدهد. سهم بازار اين صنعت در حال حاضر حدود 1.1 ميليارد دلار است و پيشبيني ميشود تا سال 2010 به 7.3 ميليارد دلار آمريکا برسد. با اين وجود، صنعت بستهبندي هوشمند از آنچه پيشبيني شده بود جلوتر رفته و نشانههاي تکامل آن به خوبي پيداست. تحقيقات سازمان مالي Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتريان به مواد غذايي سالم و تازه در بستهبنديهاي مناسب، موجب پيشرفت اين صنعت شده است. سازمان هاي زيادي وجود دارند که در زمينه سيستمهاي بستهبندي هوشمند فعاليت ميکنند، ازجمله شرکت توليدکننده مواد غذايي Kraft كه با همکاري دانشگاه راتگرز در حال فعاليت روي پروژه زبان الکترونيکي ( electronic tongue ) است تا آن را به بستهبنديها اضافه کند. اين نوع بستهبندي شامل رشتهاي از نانوحسگرهاست که نسبت به گازهايي که از مواد غذايي آزاد و موجب فساد آنها ميشوند، به شدت حساس بوده و تغيير رنگ ميدهند که اين تغيير رنگ، علامت واضحي از سلامت يا فساد ماده غذايي است.
شرکت Bayer Polymer کيسهاي پلاستيکي با نام Durethan KU 2-2601 توليد کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنين مقاومت بيشتري در برابر گرما از خود نشان ميدهد. هدف اوليه از توليد پلاستيکهاي بستهبندي مواد غذايي، جلوگيري از خشک شدن محتويات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسيژن است. پوشش جديد غني از نانوذرات سيليکات است. اين نانوذرات تا حد زيادي از نفوذ اکسيژن، گازهاي ديگر و رطوبت جلوگيري ميکنند و فساد مواد غذايي را به تعويق مي اندازند.
سازمانهاي ديگر به کمک فناورينانو در حال يافتن راهي براي تشخيص فساد مواد غذايي هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron ، افشانه تشخيص دهنده نانوبيولومينسانس را ساخته که شامل پروتئين لومينسانت است. در اين طرح، افشانه سطح ميکروبهايي مانند Salmonella و E.coli را پوشانده، و از خود نوري ساطع ميکند و به اين روش فساد مواد غذايي تشخيص داده ميشود. اين شرکت اميدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر اين شرکت در حال ساخت افشانههايي با روشهاي جديد است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دريايي استفاده کند.
در راهبرد مشابه، براي اطمينان از سلامت مواد غذايي، محققان اتحاديه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهاي قابل حمل براي يافتن مواد شيميايي مضر، پاتوژنها و سمها در مواد غذايي استفاده ميکنند.
با اين کار، ديگر نيازي به فرستادن نمونههاي مواد غذايي به آزمايشگاه براي تشخيص سلامت و کيفيت محصولات در کشتزارها و کشتارگاهها نيست. همچنين اين پروژه، در حال توسعه به کارگيري زيست تراشههاي DNA براي کشف پاتوژنهاست. اين روش ميتواند در تشخيص باکتريهاي مضر و متفاوت موجود در گوشت يا ماهي و يا قارچهاي ميوه مؤثر باشد. اين پروژه در نظر دارد با گسترش ميکروحسگرهاي رشتهاي، بتواند آفتکشهاي ميوه و سبزيجات را به همان خوبي که شرايط محيطي کشتزارها را کنترل ميکند تشخيص دهد. اين نوآوري به نام حسگرهاي Good Food ناميده ميشود.
پروژه سرمايهگذاري شده اتحاديه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهاي ارزان با توان تشخيص آسان در سلامت محيط زيست است، فعاليت ديگري در زمينه آناليز مواد غذايي دارد. در ابزارهايي که از حامل ( cantilever ) استفاده ميکنند، روش بدين صورت است که تيرک ( Tip ) با ماده شيميايي پوشانده شده و در برخورد با مولکولهاي خاصي، سيگنال ايجاد ميکنند. BioFinger با استفاده از اين حاملها که به يک ميکروتراشه متصل است کوچکتر و قابل حمل ميشود.
ارتش آمريکا در حال ساخت حسگرهاي فوقالعادهاي است که از آنها در مقابل حملهکنندهها به مواد غذايي استفاده ميشود. در سيستم هاي کنوني چندين روز طول ميکشد تا وجود پاتوژنها در مواد غذايي تشخيص داده شود. تشخيص سريع پاتوژنها به وسيله اين حسگرها به زودي باعث فراگير شدن اين فناوري در صنعت مواد غذايي خواهد شد.
محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوششهاي دفع کننده آلودگي براي بستهبنديها با استفاده از اثر لوتوس (نيلوفر آبي) (قطره آب از سطح برگهاي نيلوفر آبي ميلغزد و در نتيجه هرمهاي موم مانند نانومقياس، سطح برگ را ميپوشاند) هستند. کشتارگاهها و محلهاي فرآوري گوشت نيز ميتوانند از اين فناوري استفاده کنند. گروه تحقيقاتي دانشگاه انگليسي ليدز دريافتند که نانوذرات اکسيد منيزيم و اکسيد روي باعث از بين بردن ميکروارگانيزمها ميشوند. استفاده از اين مواد بسيار ارزانتر از نانوذرات نقره است و ميتوانند کاربرد زيادي در بستهبندي مواد غذايي داشته باشند. فناوري شناخت فرکانسهاي راديويي ( RFID ) در بيش از 50 سال پيش توسعه يافت، ولي امروزه اين فناوري راه خود را براي کنترل مواد غذايي در مغازهها پيدا کرده است.
در اين فناوري با استفاده از ميکروپردازشگرها ميتوان دادهها را به گيرندههاي بيسيم ارسال کرد. امروزه ميتوان از اين روش براي کنترل اقلام غذايي از انبار تا دست مصرفکننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نياز به اسکن دستي و خواندن يک به يک دارند، برچسبهاي RFID نيازي به خوانده شدن خطي نداشته و امکان خواندن تعداد زيادي از آنها در يک ثانيه وجود دارد. فروشگاههاي زنجيرهاي مانند Wal Mart ، Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمايش اين فناوري هستند. ضعف اصلي اين روش، افزايش هزينه توليد است که نتيجه ساخت سيليکوني آن ميباشد. با ترکيب فناورينانو و الکترونيک (نانوترونيک) اين برچسبها ارزانتر و کاراتر شده، همچنين پيادهسازي آنها آسانتر ميشود.
گروهي از دانشمندان شمال اروپا، کنسرسيوم نانوغذايي را با هدف توسعه کاربردهاي فناورينانو دراين صنعت و با تأکيد بر مواد غذايي سالم و مطمئن تشکيل دادهاند. اين مجمع، متشکل از شرکتهاي Arla Foods, Danisco A/S, Ar hus United A/S, Danish Crown amba و مرکز ميان رشتهاي نانوعلوم است.
با تأکيد بر فراهم آوردن مواد غذايي سالم براي مشتريان، اولويتهاي اين کنسرسيوم عبارت از توسعه حسگرهايي که قادر به تشخيص سريع سم در ترکيبات و يا باکتريهاي مضر در نمونههاي غذايي باشند، گسترش سطوح ضد باکتري براي ماشينهايي که در توليد مواد غذايي بهکار ميروند، گسترش ساخت پوششهاي محکمتر و ارزانتر، توليد مواد غذايي با ترکيبات خوراکي سالمتر ميباشد.
تحقيقات مرکز دانمارک در بخش پژوهشهاي پيشرفته غذايي ( LMC ) که از همبستگي مؤسسات دانمارکي فعال در زمينه علوم غذايي تشکيل شدهاند، برنامههاي خود را در چارچوب هفتمين برنامه خود به صورت زير اعلام ميدارد:
درک پايهاي از مواد غذايي و تغذيه حيوانات براي نوآوري هوشمند؛
سيستمهاي زيستشناسي در تحقيقات غذايي؛
بازنگري زيستي در بخش محصولات غذايي؛
پيشرفتهاي فناوري؛
علم مواد خوراکي؛
نوآوريهايي بر اساس نياز مشتري و ارتباطات غذايي.
آنها معتقدند تمرکز روي اين برنامهها ميتواند موجب دستيابي کامل و چند جانبه در تحقيقات و توسعه مواد غذايي در اروپا شود. همچنين اميدوارند از نانوموادي با ويژگيهاي کاربردي به منظور استفاده در نانوحسگرها و فناوري نانوسيالات در صنايع غذايي استفاده کنند. پيشرفت در مواد بستهبندي هوشمند، امکان کنترل شرايط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روشهاي بستهبندي مبتني بر زيستشناسي را براي ما مهيا ميسازد.
2. فراوري مواد غذايي
فناورينانو علاوه بر بستهبندي، تأثير زيادي روي گسترش مواد غذايي کاربردي و تعاملي دارد؛ موادي که به نيازهاي بدن پاسخ داده، ميتوانند در رسانش مواد غذايي مؤثر باشند. گروههاي تحقيقاتي مختلفي در حال کار روي ساخت مواد غذايي جديد بر اساس تقاضا هستند. اين مواد به صورت غير فعال در بدن باقي ميمانند و مواد غذايي را در صورت نياز به سلولها ميرسانند. عنصر کليدي اين بخش، توسعه نانوکپسولهايي است که با استفاده از آنها در مواد غذايي ميتوان کار رسانش را به خوبي انجام داد. از پيشرفتهاي ديگر در فرآوري مواد غذايي، افزودن نانوذرات به مواد خوراکي براي افزايش جذب آنها در بدن است.
يکي از بهترين نانواييها در غرب استراليا در استفاده از نانوکپسولهايي که شامل روغن ماهي تن (منبع غني از اسيدهاي چرب امگا 3) بودهاند؛ موفق بوده است. اين مرکز از نانوکپسولها در پرفروشترين نوع نان خود به نام tip-top استفاده ميکند و اين ذرات فقط هنگامي باز و شکسته ميشوند که وارد معده شوند، به اين ترتيب از مزه ناخوشايند روغن ماهي جلوگيري ميشود.
شرکت Nutralease در رژيم اشغالگر قدس، از فناوري ساختارهاي مايع خودآراي نانومقياس ( NSSL ) براي رسانش مواد غذايي استفاده ميکند. اين ذرات به شکل مايسل (کرههاي توخالي که از چربي ساخته شده و درون آن آب است) با قطر حدود 30 نانومتر هستند. مواد خوراکي يا nutraceuticals داراي آب دروني هستند و ميتوانند براي حمل موادي مانند ليکوپن، بتا-کاروتن، لوتين، فيتوسترول ها، CoQ 10 و DHA/EPA مورد استفاده قرار بگيرند. اين ذرات به ترکيبات اجازه ميدهند که به راحتي از طريق معده وارد رگهاي خوني شوند. بنابراين دسترسي زيستي آنها افزايش مييابد. اين فناوري را در حال حاضر کارخانجات Shemen براي رسانش روغن فعال Canola وارد بازار كردهاند. اين شرکت ادعا ميکند ميتواند جذب کلسترول را در کيسه صفرا تا 14 درصد کاهش دهد.
تعدادي از شرکتهاي شيميايي در حال تحقيق روي افزودنيهايي هستند که بدن به راحتي قادر به جذب آنهاست و ميتوانند عمر مفيد محصولات را افزايش دهند. سازمان بينالمللي علوم رسانش زيستي در حال توسعه نانوحلزونهايي با ذرات پيچشي 50 نانومتري است که ميتواند در رسانش موادي مانند ويتامينها، ليکوپن و اسيدهاي چرب امگا3 به سلولها به کار گرفته شود، بدون اينکه در مزه و رنگ مواد غذايي تأثير داشته باشد.
صنايع غذايي Kraft ، گروهي محقق از 15 دانشگاه مختلف را تشکيل داده است تا با کمک فناورينانو در مورد غذاها تحقيق کند. اين مورد به مصرفکنندگان اجازه ميدهد تا بين رنگها و طعمهاي مختلف انتخاب کنند. اين مجمع همچنين روي توسعه مواد غذايي هوشمند با کمک نانوحسگرها، که باعث آزاد سازي تدريجي موادغذايي ميشود فعاليت ميکند. اين نانوکپسولها با مواد غذايي ترکيب ميشوند ولي تا زمان مناسب، غير فعال باقي ميمانند. تمامي پيشرفتهاي جديد موجب ميشود مفهوم موادغذايي کامل به واقعيت نزديک شود و انتظار ميرود تا فوايد ديگري در زمينه انرژي، عملکردهاي تشخيصي، کاربردهاي ايمني بهتر و توسعه محصولات ضد پيري براي مصرفکنندگان وجود داشته باشد.
امروزه از فناورينانو در صنايع آرايشي مانند ساخت کرمهاي شفاف استفاده ميشود. شرکت Royal BodyCare ، که از فناورينانو علوم غذايي استفاده ميکند محصول جديدي با نام NanoCeuticals را وارد بازار کرده، که امولسيوني از ذرات با قطر کمتر از 5 نانومتر است. اين شرکت ادعا ميکند اين محصول، راديکالهاي آزاد را جمع آوري کرده، آب رساني را بالا برده و pH بدن را تنظيم ميکند. اين شرکت همچنين در حال توسعه نانوخوشهها و پودرهاي نانومقياسي است که با مکملهاي غذايي ترکيب ميشوند و هنگام مصرف، قدرت جذب مواد غذايي را در بدن افزايش ميدهند.
شرکتهاي مواد غذايي و آرايشي در همکاري با يکديگر به دنبال سازوكاري جديد براي رسانش ويتامينها و جذب مستقيم آنها از پوست هستند. به عنوان مثال شرکت Nestle که 49 درصد از سهام شرکت LOreal را داراست در حال ساخت کرم ضدآفتاب شفافي است که ويتامين E را مستقيم به پوست ميرساند. هدف، ساخت کرمي است که به وسيله پوست جذب شده و ويتامين E را به آرامي آزاد کند، بهعلاوه داراي ماده محافظ UV نيز باشد. در حال حاضرکرمهاي شفاف ضد UV در بازار موجود است و LOreal انتظار دارد اين کرم با کاربردهاي بيشتري بازار را در برگيرد.
رقيبان ديگر مانند Estee Lauder در حال ساخت فرمولهاي ضد پيري هستند که از نانوذرات تشکيل شدهاست. شرکت آمريکايي Oilfresh محصول نانوسراميکي جديدي وارد بازار کرده که مصرف روغن را در رستورانها و غذاهاي آماده به نصف کاهش ميدهد. در نتيجه اين تغيير بزرگ، از اکسيد شدن محصولات به دليل چربيهاي درون روغن جلوگيري ميشود. مورد ديگر اين است که روغن سريعتر داغ شده و انرژي مورد نياز براي پخت کاهش مييابد.
اخيراً دانشگاه واخنينگن در هلند مرکز تحقيقاتي را تأسيس کرده که در حال کار روي کاربرد فناورينانو در صنايع غذايي است. مرکز بيوفناوري واخنينگن روي موضوعات مختلفي ازجمله تشخيص کيفيت و سلامت غذا، پوششدار کردن و رسانش مواد غذايي، ميکرو و نانو ابزارهايي براي پردازشهاي شيميايي و فيزيکي، زيست شناسي شيميايي، نانو سم شناسي؛ بررسي فناوري و علم مشتري متمرکز شده است.
شرکت آلماني Aquanova در حال توسعه فناوري جديدي است که در آن دو ماده فعال را با هم ترکيب کرده و در کاهش چربي از طريق نانوحاملها (کرههاي تو خالي با قطر 30 نانومتر) استفاده ميکند. اين نوآوري ميتواند دستيابي جديدي در کنترل وزن باشد. شرکت NovaSOL Sustain از CoQ 10 براي کاهش چربي اسيدهاي alpha-lipoic براي رفع گرسنگي استفاده ميکند. همچنين اين فناوري براي توليد ويتامينهايي مانند SoluE که از دسته ويتامينهاي E است و همچنين SoluC که از دسته ويتامينهاي C است استفاده ميشود.
در يک راهبرد متفاوت، شرکت Unilever در حال توليد بستنيهاي کم چرب با کاهش ذرات امولسيون است. با اين عمل اميد است که استفاده از اين ذرات، ميزان چربي را تا 16 درصد کاهش دهد. مرکز بينالمللي Woodrow Wilson ، مؤسسه بورس تحصيلي در آمريکا، پايگاه دادهاي از مشتريان بازار فناورينانو تشکيل داده و بهزودي 15 مورد را که ارتباط مستقيم با صنايع غذايي دارند اعلام ميکند. اين فهرست شامل nanocetical هاي توليدي شرکت RBC ، Life Science و روغن فعال Canola ي صنايع Shemen و نانوذرات نقره استفاده شده در يخچالهاي شرکت LG مي باشد.
3. جمع بندي
امروزه بسياري از کشورهاي جهان به توانايي فناورينانو در صنايع غذايي پي بردهاندو در حال سرمايهگذاري قابلتوجهي در اين راه هستند. مؤسسه استاندارد موادغذايي انگلستان ( FSA ) تحقيقاتي براي دستيابي به توانايي استفاده از فناورينانو در غذا و مشخصاً بستهبندي موادغذايي ترتيب دادهاست. همزمان دولت اين کشور نيز بودجه بيشتري براي تحقيق و توسعه در زمينه غذاهاي کاربردي، سيستمهاي رسانش موادغذايي و شيوههاي بهينهسازي ظاهر غذا مانند رنگ، مزه و غلظت در نظرگرفته است.
با افزايش تأثيرات فناورينانو بر صنايعغذايي و ورود اين محصولات به بازار مصرف، اهميت سلامت اين دسته از موادغذايي بيشتر مطرح ميشود. اين نياز، پذيرش فناورينانو را در کاربردهاي حسي، قويتر خواهد کرد، و از همين راه ميتوان به سلامت موادغذايي پي برد. مانند نوعي فناوري که نزديک بودن تاريخ انقضاي موادغذايي را به خريداران و فروشندگان هشدار ميدهد. پوششهاي ضدميکروبي جديد و کيفهاي پلاستيکي دفعکننده آلودگي، پيشرفت چشمگيري در اطمينان از سلامت و امنيت غذاهاي بستهبندي داشتهاند. اگرچه توجه زيادي به کاربرد فناورينانو در صنايعغذايي و محصولات موجود در بازار شدهاست، اما هنوز هم تواناييهاي استخراج نشده بسياري مانند آنچه قبلاً در بحث دستکاري ژنتيکي عنوان شد وجود دارد.
مؤسسه علوم و فناوري غذايي انگلستان، در گزارشي نشان داده است كه دادههاي مطمئن بيشتري مورد نياز است تا بتوان نانوذرات را به مواد غذايي اضافه کرد. اين گزارش اشاره ميکند که قوانين جاري، شرکتها را براي برچسبزدن روي اقلامي که شامل نانوذرات است مجبور نميکند، بنابراين بعيد است مشتريان بتوانند از وجود اين مواد در اقلام غذايي مطلع شوند. گفته ميشود براي ارزيابي سلامت اين دسته از مواد غذايي بايد به تأثيرات اندازه ذرات در کنار نوع ترکيبات توجه شود.
گروه ETC همچنين برخي شركتهاي مهم و دانشگاههاي فعال را به تلاش براي به انحصار درآوردن غذاهاي جديد (از طريق ثبت اختراع) متهم كرده است؛ زيرا اين كار ميتواند براي بسياري از شركتهاي مبتكر در كشورهاي در حال توسعه، مانع ايجاد كند.
سرانجام روزي خواهد رسيد که موادغذايي را از ترکيبات اتمي و مولکولي بسازيم که در اصطلاح به آن توليد مواد غذايي مولکولي گفته ميشود. امروزه برخي گروههاي تحقيقاتي در حال بررسي اين زمينه هستند، ولي هنوز با روش بالا به پايين، استفاده از سلولها بيش از مولکولهاست. اگرچه استفاده کاربردي از اين فناوري در آينده دور امکانپذير است، اما انتظار ميرود اين پيشرفت بتواند راه را براي گسترش پردازش محصولات غذايي مؤثرتر و ماندگارتر باز کند که در اين صورت مواد خام کمتري مصرف شده و غذاهايي با کيفيت بالاتر به دست ميآيد.
منبع : روزنامه جوان * ارسال مقاله توسط عضو محترم سايت با نام کاربري : sm1372/خ