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

بیشتر غول های تولید کننده موادغذایی مانند Nestle،Kraft،Heinz و Unilever برنامه های تحقیقاتی مشخصی در این زمینه دارند تا بتوانند سهم بازار خود را در دهه های آینده حفظ کنند. این بدان معنا نیست که مواد غذایی به طور اتمی تغییر پیدا کنند و یا با نانوماشین ها تولید شوند، زیرا آرزوی تولید غذاهای مولکولی با کمک نانو ماشین ها فعلاً عملی نیست.

با علم به قابلیت های فناوری نانو امید است، بتوان سیستم های فعلی فراوری مواد غذایی را تغییر داده، محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه سالم به بازار عرضه 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 از این اهداف دور از انتظار به نظر می رسد، اما امروزه صنایع بسته بندی از فناوری نانو در محصولات خود کمک می گیرند

بسته بندی و سلامت مواد غذایی:
پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی، هدف بسیاری از شرکت هاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ های کوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرف کننده را از فساد ماده غذایی آگاه سازند. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند 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 مالی فناوری نانو، صنایع بسته بندی را پررونق نشان می دهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر حدود 1.1 میلیارد دلار است و پیش بینی می شود تا سال 2010 به 7.3 میلیارد دلار برسد. با این وجود، صنعت بسته بندی هوشمند از آنچه پیش بینی شده بود جلوتر رفته و نشانه های تکامل آن به خوبی پیداست.

تحقیقات سازمان مالی Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم 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 هوشمند فعالیت می کنند، ازجمله شرکت تولیدکننده مواد غذایی Kraft که با همکاری دانشگاه راتگرز در حال فعالیت روی پروژه زبان الکترونیکی (electronic tongue) است تا آن را به بسته بندی ها اضافه کند. این نوع بسته بندی شامل رشته ای از نانو حسگرهاست که نسبت به گازهایی که از مواد غذایی آزاد و موجب فساد آنها می شوند، به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می دهند که این تغییر رنگ، علامت واضحی از سلامت یا فساد ماده غذایی است.

شرکت Bayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نام Durethan KU2-2601 تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فساد مواد غذایی را به تعویق می اندازند. سازمان های دیگر به کمک فناوری نانو در حال یافتن راهی برای تشخیص فساد مواد غذایی هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتئین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب هایی مانند Salmonella و E.coli را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت امیدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دریایی استفاده کند.

در راهبرد مشابه، برای اطمینان از سلامت مواد غذایی، محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good 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 نیازی به فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کارگیری زیست تراشه های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ا ی، بتواند آفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می شود.

پروژه سرمایه گذاری شده اتحادیه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهای ارزان با توان تشخیص آسان در سلامت محیط زیست است، فعالیت دیگری در زمینه آنالیز مواد غذایی دارد. در ابزارهایی که از حامل (cantilever) استفاده می کنند، روش بدین صورت است که تیرک (Tip) با ماده شیمیایی پوشانده شده و در برخورد با مولکول های خاصی، سیگنال ایجاد می کنند. BioFinger با استفاده از این حامل ها که به یک میکروتراشه متصل است کوچک تر و قابل حمل می شود.

ارتش آمریکا در حال ساخت حسگرهای فوق العاده ای است که از آنها در مقابل حمله کننده ها به مواد غذایی استفاده می شود. در سیستم های کنونی چندین روز طول می کشد تا وجود پاتوژن ها در مواد غذایی تشخیص داده شود. تشخیص سریع پاتوژن ها به وسیله این حسگرها به زودی باعث فراگیر شدن این فناوری در صنعت مواد غذایی خواهد شد. محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوشش های دفع کننده 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 مانند نانومقیاس، سطح برگ را می پوشاند) هستند. کشتارگاه ها و محل های فرآوری گوشت نیز می توانند از این فناوری استفاده کنند. گروه تحقیقاتی دانشگاه انگلیسی لیدز دریافتند که نانوذرات اکسید منیزیم و اکسید روی باعث از بین بردن میکروارگانیزم ها می شوند. استفاده از این مواد بسیار ارزان تر از نانوذرات نقره است و می توانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذایی داشته باشند.

فناوری شناخت فرکانس های رادیویی (RFID) در بیش از 50 سال پیش توسعه یافت، ولی امروزه این 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 به گیرنده های بی سیم ارسال کرد. امروزه می توان از این روش برای کنترل اقلام غذایی از انبار تا دست مصرف کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نیاز به اسکن دستی و خواندن یک به یک دارند، برچسب های RFID نیازی به خوانده شدن خطی نداشته و امکان خواندن تعداد زیادی از آنها در یک ثانیه وجود دارد. فروشگاه های زنجیره ای مانند Wal Mart، Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمایش این فناوری هستند. ضعف اصلی این روش، افزایش هزینه تولید است که نتیجه ساخت سیلیکونی آن می باشد. با ترکیب فناوری نانو و الکترونیک (نانوترونیک) این برچسب ها ارزان تر و کاراتر شده، همچنین پیاده سازی آنها آسان تر می شود.

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

با تأکید بر فراهم آوردن مواد غذایی سالم برای مشتریان، اولویت های این کنسرسیوم عبارت از توسعه حسگرهایی که قادر به تشخیص سریع سم در ترکیبات و یا باکتری های مضر در نمونه های غذایی باشند، گسترش سطوح ضد باکتری برای ماشین هایی که در تولید مواد غذایی به کار می روند، گسترش ساخت پوشش های محکم 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 همبستگی مؤسسات دانمارکی فعال در زمینه علوم غذایی تشکیل شده اند، برنامه های خود را 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.

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

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

یکی از بهترین نانوایی ها 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 از نانوکپسول ها در پرفروش ترین نوع نان خود به نامtip-top استفاده می کند و این ذرات فقط هنگامی باز و شکسته می شوند که وارد معده شوند، به این ترتیب از مزه ناخوشایند روغن ماهی جلوگیری می شود.

شرکت Nutralease در رژیم اشغالگر قدس، از فناوری ساختارهای مایع خودآرای نانومقیاس (NSSL) برای رسانش مواد غذایی استفاده می کند. این ذرات به شکل مایسل (کره های توخالی که از چربی ساخته شده و درون آن آب است) با قطر حدود 30 نانومتر هستند. مواد خوراکی یا nutraceuticals دارای آب درونی هستند و می توانند برای حمل موادی مانند لیکوپن، بتا-کاروتن، لوتین، فیتوسترول ها، CoQ10 و DHA/EPA مورد استفاده قرار بگیرند. این ذرات به ترکیبات 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 حاضر کارخانجات Shemen برای رسانش روغن فعال Canola وارد بازار کرده اند. این شرکت ادعا می کند می تواند جذب کلسترول را در کیسه صفرا تا 14 درصد کاهش دهد.
تعدادی از شرکت های شیمیایی در حال تحقیق روی افزودنی هایی هستند که بدن به راحتی قادر به جذب آنهاست و می توانند عمر مفید محصولات را افزایش دهند. سازمان بین المللی علوم رسانش زیستی در حال توسعه نانو حلزون هایی با ذرات پیچشی 50 نانومتری است که می تواند در رسانش موادی مانند ویتامین ها، لیکوپن و اسیدهای چرب امگا3 به سلول ها به کار گرفته شود، بدون اینکه در مزه و رنگ مواد غذایی تأثیر داشته باشد.

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

امروزه از فناوری نانو در صنایع آرایشی مانند ساخت کرم های شفاف استفاده می شود. شرکت Royal BodyCare، که از فناوری نانو علوم غذایی استفاده می کند محصول جدیدی با نام NanoCeuticals را وارد بازار کرده، که امولسیونی از ذرات با قطر کمتر از 5 نانومتر است. این شرکت ادعا می کند این محصول، رادیکال های آزاد را جمع آوری کرده، آب رسانی را بالا برده و pH بدن را تنظیم می کند. این شرکت همچنین در حال توسعه نانوخوشه ها و پودرهای نانومقیاسی است که با مکمل های غذایی ترکیب می شوند و هنگام مصرف، قدرت جذب مواد غذایی را در بدن افزایش می دهند.

شرکت های مواد غذایی و آرایشی در همکاری با یکدیگر به دنبال سازوکاری جدید برای رسانش ویتامین ها و جذب مستقیم آنها از پوست هستند. به عنوان مثال شرکت Nestle که 49 درصد از سهام شرکت LOreal را داراست در حال ساخت کرم ضدآفتاب شفافی است که ویتامین E را مستقیم به پوست می رساند. هدف، ساخت کرمی است که به وسیله پوست جذب شده و ویتامین E را به آرامی آزاد کند، به علاوه دارای ماده محافظ UV نیز باشد. در حال حاضرکرم های شفاف ضد UV در بازار موجود است و LOreal انتظار دارد این کرم با کاربردهای بیشتری بازار را در برگیرد.

رقیبان دیگر مانند Estee Lauder در حال ساخت فرمول های ضد پیری هستند که از نانوذرات تشکیل شده است. شرکت آمریکایی Oilfresh محصول نانوسرامیکی جدیدی وارد بازار کرده که مصرف روغن را در رستوران ها و غذاهای آماده به نصف کاهش می دهد. در نتیجه این تغییر بزرگ، از اکسید شدن محصولات به دلیل چربی های درون روغن جلوگیری می شود. مورد دیگر این است که روغن سریع تر داغ شده و انرژی مورد نیاز برای پخت کاهش می یابد.

اخیراً دانشگاه واخنینگن در هلند مرکز تحقیقاتی را تأسیس کرده که در حال کار روی کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی است. مرکز بیوفناوری واخنینگن روی موضوعات مختلفی ازجمله تشخیص کیفیت و سلامت غذا، پوشش دار کردن و رسانش مواد غذایی، میکرو و نانو ابزارهایی برای پردازش های شیمیایی و فیزیکی، زیست شناسی شیمیایی، نانو سم شناسی؛ بررسی فناوری و علم مشتری متمرکز شده است.

شرکت آلمانی Aquanova در حال توسعه فناوری جدیدی است که در آن دو ماده فعال را با هم ترکیب کرده و 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. شرکت NovaSOL Sustain از CoQ10 برای کاهش چربی اسیدهای alpha-lipoic برای رفع گرسنگی استفاده می کند. همچنین این فناوری برای تولید ویتامین هایی مانند SoluE که از دسته ویتامین های E است و همچنین SoluC که از دسته ویتامین های C است استفاده می شود.

در یک راهبرد متفاوت، شرکت Unilever در حال تولید بستنی های کم چرب با کاهش ذرات امولسیون است. با این عمل امید است که استفاده از این ذرات، میزان چربی را تا 16 درصد کاهش دهد. مرکز بین المللی Woodrow Wilson، مؤسسه بورس تحصیلی در آمریکا، پایگاه داده ای از مشتریان بازار فناوری نانو تشکیل داده و به زودی 15 مورد را که ارتباط مستقیم با صنایع غذایی دارند اعلام می کند. این فهرست شامل nanocetical های تولیدی شرکت RBC، Life Science و روغن فعال Canola ی صنایع Shemen و نانوذرات نقره استفاده شده در یخچال های شرکتLG می باشد.

جمع بندی:
امروزه بسیاری از کشورهای جهان به توانایی فناوری نانو در صنایع غذایی پی برده اند و در حال سرمایه گذاری قابل توجهی در این راه هستند. مؤسسه استاندارد مواد غذایی انگلستان (FSA) تحقیقاتی برای دستیابی به توانایی استفاده از فناوری نانو در غذا و مشخصاً بسته بندی موادغذایی ترتیب داده است. هم زمان دولت این کشور نیز بودجه بیشتری برای تحقیق و توسعه در زمینه غذاهای کاربردی، سیستم های رسانش موادغذایی و شیوه های بهینه سازی ظاهر غذا مانند رنگ، مزه و غلظت در نظرگرفته است.

با افزایش تأثیرات فناوری نانو بر صنایع غذایی و ورود این محصولات به بازار مصرف، 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 راه می توان به سلامت مواد غذایی پی برد. مانند نوعی فناوری که نزدیک بودن تاریخ انقضای مواد غذایی را به خریداران و فروشندگان هشدار می دهد. پوشش های ضد میکروبی جدید و کیف های پلاستیکی دفع کننده آلودگی، پیشرفت چشمگیری در اطمینان از سلامت و امنیت غذاهای بسته بندی داشته اند. اگرچه توجه زیادی به کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی و محصولات موجود در بازار شده است، اما هنوز هم توانایی های استخراج نشده بسیاری مانند آنچه قبلاً در بحث دستکاری ژنتیکی عنوان شد وجود دارد.

مؤسسه علوم و فناوری غذایی انگلستان، در گزارشی نشان داده است که داده های مطمئن بیشتری مورد نیاز است تا بتوان نانوذرات را به مواد غذایی اضافه کرد. این گزارش اشاره می کند که قوانین جاری، شرکت ها را برای برچسب زدن روی اقلامی که شامل نانوذرات است مجبور نمی کند، بنابراین بعید است مشتریان بتوانند از وجود این مواد در اقلام غذایی مطلع شوند. گفته می شود برای ارزیابی سلامت این دسته از مواد غذایی باید به تأثیرات اندازه ذرات در کنار نوع ترکیبات توجه شود.

گروه ETC همچنین برخی شرکت های مهم و دانشگاه های فعال را به تلاش برای به انحصار درآوردن غذاهای جدید (از طریق ثبت اختراع) متهم کرده است؛ زیرا این کار می تواند برای بسیاری از شرکت های مبتکر در کشورهای در حال توسعه، مانع ایجاد کند.

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

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