مواد غذایی از اهمیت خاصی در سلامت بدن برخوردارند. برای حفظ سلامتی لازم است تا یک‌سری از مواد روزانه به بدن برسند. متخصصان علم تغذیه، به ترتیب اهمیت و نیاز بدن به مواد غذایی، هرمی را ترتیب داده‌اند که به هرم مواد غذایی معروف است. در شکل زیر هرم مواد غذایی نشان داده شده است. همان‌طور که در این شکل می‌بینید، موادی که در زیر هرم هستند باید بیشتر مصرف شوند (مانند غلات، میوه‌جات و سبزیجات).
امروزه به علت صنعتی شدن و روش‌های نادرست زندگی، متاسفانه بیشتر از مواد غذایی آماده، و یا پروتئینی و چربی استفاده می‌کنیم و به علت عدم تحرک و ورزش، مردم با مشکلات زیادی از نظر سلامتی مواجه شده‌اند.
از طرف دیگر به علت عادت به استفاده از مواد آماده، مسئله بسته‌بندی مواد غذایی هم اهمیت بسیار زیادی پیداکرده است. هم‌چنین، مسئله بسته‌بندی از نظر بازاریابی، جلب مشتری و فروش مواد غذایی نیز دارای اهمیت می‌باشد.
[h=3]نانوغذا
به غذاهایی که در تهیه، بسته بندی ویا کاشتن آنها از فناوری‌نانو، یا وسایل نانومتری استفاده شده باشد ویا غذاهایی که به آنها نانومواد افزوده شده باشد، نانوغذا می‌گوییم.
کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی
1. تهیه مواد غذایی با افزودنی‌های رنگ، طعم‌دهنده و مغذی
2. کاهش هزینه‌ها
3. تهیه غذاهایی که بتوانند رنگ و طعم خود را بر حسب رژیم غذایی، سلیقه و یا حساسیت‌ها و آلرژی افراد مختلف تغییر دهند.
4. بسته‌بندی مواد غذایی طوری که بتوان آنها را به مدت بیشتری نگه‌داری کرد.
در این مقاله و مقالات بعدی به طور مفصل به بررسی هر یک از موارد بالا می پردازیم.
[h=3]بسته‌بندی
یکی از کاربردهای فناوری‌نانو که خیلی زود تجاری شد، در زمینه بسته‌بندی مواد غذایی بود. در حال حاضر، تخمین زده می‌شود که بین 400 تا 500 محصول مواد غذایی از بسته‌بندی نانویی استفاده می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود که در 10 سال آینده حدود 25% از بسته‌بندی‌های مواد غذایی از فناوری‌نانو استفاده کنند.
هدف اصلی استفاده از بسته‌بندی نانویی، افزایش دوام و ماندگاری مواد غذایی است. برای این منظور باید تبادل گاز، نور و رطوبت بین فضای بیرون و داخل بسته‌بندی را کنترل کرد. در ادامه، به برخی از کاربردهای فناوری‌نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی اشاره می‌شود:
1. می‌توان بسته‌بندی نانویی را طوری طراحی کرد که مواد ضدباکتری، آنزیم‌ها، مواد مغذی و یا طعم دهنده‌هایی را از خود آزاد کنند. به این ترتیب، عمر مواد غذایی در بسته‌بندی نانویی بیشتر می‌شود.
2. برخی بسته‌بندی‌های نانویی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اگر ماده غذایی درون‌شان شروع به تغییر کند، مثلا رطوبتش عوض شود و یا مقدار مواد میکروبی درون آن زیاد شود، موادی آزاد می‌کند که این تغییرات را خنثی کند (مانند ترکیبات ضدباکتری). بیشتر بسته‌بندی‌های ضدباکتری از نانوذرات نقره استفاده می‌کنند اما در آینده، نانواکسید روی، نانواکسید منیزیم، نانواکسید مس، نانواکسید تیتانیوم و نانولوله‌های کربنی در بسته‌بندی‌های ضدباکتری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
3. ایجاد پوشش‌های خوراکی نانویی نیز یکی دیگر از کاربردهای فناوری‌نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی است. این پوشش‌ها به نازکی 5 نانومتر می‌باشند و با چشم دیده نمی‌شوند. از این پوشش‌ها می‌توان برای گوشت، میوه، سبزیجات، پنیر، شیرینی‌جات و نان استفاده کرد. این پوشش‌ها سدی را در برابر تبادل رطوبت و گاز به وجود می‌آورند ( شکل 3).
4. بسته‌بندی‌های مجهز به نانو سنسورها دسته دیگری از کاربرد فناوری‌نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی می‌باشد. این بسته‌بندی‌ها می‌توانند دما و رطوبت را در زمان‌های مختلف ارزیابی کنند و بر حسب شرایط، پاسخ‌های متناسبی را به مصرف‌کننده بدهند. برای مثال: با تغییر رطوبت، رنگ بسته‌بندی تغییر می‌کند.
5. نانوبارکدها، مدل مولکولی بارکدهای سنتی است و شامل نانوذرات فلزی می‌باشد که اثر انگشت شیمیایی قابل‌شناسایی و خاصی دارند و می‌توانند از طریق یک ماشین، تشخیص داده شوند. این نوع بارکدها می‌توانند برای حفاظت مارک و ارزیابی غذاهایی که در حالت عادی نمی‌شود بارکدهای سنتی را روی آنها چسباند، استفاده شود.
6. نور خورشید از امواج مختلفی با طول موج‌های متفاوت تشکِل شده است. برخی از امواج برای سلامتی ما خطرناک هستند. در نتیجه باید از رسیدن آنها به بدن جلوگیری کرد. یکی از این امواج خطرناک، امواج ماوراء بنفش می‌باشند. در طبیعت لایه ارزون، تا حد زیادی از رسیدن این امواج به ما جلوگیری می کند. یکی از مشکلاتی که بسته‌بندی های شفاف دارند این است که وقتی در معرض نور قرار می گیرند، تابش ماوراء بنفش را از خود عبور داده و به ماده غذایی می‌رسانند و در نتیجه نمی‌توانند از ماده غذایی داخل خود به خوبی محافظت کنند و ماده غذایی زود فاسد می‌شود. با استفاده از فناوری نانو پلاستیک‌هایی تولید شده‌اند که دارای نانوذرات اکسید تیتانیوم هستند. این پلاستیک‌ها آثار مخرب تابش‌های ماوراء بنفش را کاهش می‌دهند.
7. امروزه از پلاستیک‌ها برای بسته‌بندی برخی از مواد غذایی استفاده می‌گردد. مشکل اصلی پلاستیک‌ها این است که وقتی به صورت زباله دور ریخته می‌شود برای مدت‌های طولانی در طبیعت باقی می‌ماند و تجزیه نمی‌شود. این مسئله، باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. از فناوری‌نانو برای ساختن بسته‌بندی‌های پلاستیکی بیولوژیکی که بتوانند در طبیعت تجزیه شوند کمک گرفته می‌شود. این پلاستیک‌ها از گیاهان ساخته می‌شوند و دوست‌دار محیط زیست می‌باشند.
8. نانولوله‌های کربنی نیز می‌توانند در بسته‌بندی مواد غذایی به کار روند. این مواد، اکسیژن و گاز دی‌اکسیدکربن را که سبب فساد ماده غذایی می‌شود، به بیرون پمپ می‌کنند.
[h=2]نتیجه‌گیری
همان‌طور که از مباحث مطرح شده مشخص می‌شود، فناوری‌نانو می‌تواند در زمینه‌های مختلف صنایع غذایی مانند ایجاد طعم‌های جدید، بسته‌بندی‌های بهتر و ... کاربرد داشته باشد و به حل مشکلات کنونی کمک کند. البته تلاش‌ها و بررسی‌ها در این زمینه‌ها هنوز در حال انجام می‌باشد و بسیاری از شرکت‌های مطرح تولید کننده مواد غذایی هزینه‌های زیادی را برای تحقیق نقش فناوری‌نانو صرف می‌کنند.
امروزه به علت صنعتی شدن و روش‌های نادرست زندگی، متاسفانه بیشتر از مواد غذایی آماده، و یا پروتئینی و چربی استفاده می‌کنیم و به علت عدم تحرک و ورزش، مردم با مشکلات زیادی از نظر سلامتی مواجه شده‌اند.
از طرف دیگر به علت عادت به استفاده از مواد آماده، مسئله بسته‌بندی مواد غذایی هم اهمیت بسیار زیادی پیداکرده است. هم‌چنین، مسئله بسته‌بندی از نظر بازاریابی، جلب مشتری و فروش مواد غذایی نیز دارای اهمیت می‌باشد.
به غذاهایی که در تهیه، بسته بندی ویا کاشتن آنها از فناوری‌نانو، یا وسایل نانومتری استفاده شده باشد ویا غذاهایی که به آنها نانومواد افزوده شده باشد، نانوغذا می‌گوییم.
کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی
1. تهیه مواد غذایی با افزودنی‌های رنگ، طعم‌دهنده و مغذی
2. کاهش هزینه‌ها
3. تهیه غذاهایی که بتوانند رنگ و طعم خود را بر حسب رژیم غذایی، سلیقه و یا حساسیت‌ها و آلرژی افراد مختلف تغییر دهند.
4. بسته‌بندی مواد غذایی طوری که بتوان آنها را به مدت بیشتری نگه‌داری کرد.
در این مقاله و مقالات بعدی به طور مفصل به بررسی هر یک از موارد بالا می پردازیم.
[h=3]بسته‌بندی
یکی از کاربردهای فناوری‌نانو که خیلی زود تجاری شد، در زمینه بسته‌بندی مواد غذایی بود. در حال حاضر، تخمین زده می‌شود که بین 400 تا 500 محصول مواد غذایی از بسته‌بندی نانویی استفاده می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود که در 10 سال آینده حدود 25% از بسته‌بندی‌های مواد غذایی از فناوری‌نانو استفاده کنند.
هدف اصلی استفاده از بسته‌بندی نانویی، افزایش دوام و ماندگاری مواد غذایی است. برای این منظور باید تبادل گاز، نور و رطوبت بین فضای بیرون و داخل بسته‌بندی را کنترل کرد. در ادامه، به برخی از کاربردهای فناوری‌نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی اشاره می‌شود:
1. می‌توان بسته‌بندی نانویی را طوری طراحی کرد که مواد ضدباکتری، آنزیم‌ها، مواد مغذی و یا طعم دهنده‌هایی را از خود آزاد کنند. به این ترتیب، عمر مواد غذایی در بسته‌بندی نانویی بیشتر می‌شود.
2. برخی بسته‌بندی‌های نانویی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اگر ماده غذایی درون‌شان شروع به تغییر کند، مثلا رطوبتش عوض شود و یا مقدار مواد میکروبی درون آن زیاد شود، موادی آزاد می‌کند که این تغییرات را خنثی کند (مانند ترکیبات ضدباکتری). بیشتر بسته‌بندی‌های ضدباکتری از نانوذرات نقره استفاده می‌کنند اما در آینده، نانواکسید روی، نانواکسید منیزیم، نانواکسید مس، نانواکسید تیتانیوم و نانولوله‌های کربنی در بسته‌بندی‌های ضدباکتری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
4. بسته‌بندی‌های مجهز به نانو سنسورها دسته دیگری از کاربرد فناوری‌نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی می‌باشد. این بسته‌بندی‌ها می‌توانند دما و رطوبت را در زمان‌های مختلف ارزیابی کنند و بر حسب شرایط، پاسخ‌های متناسبی را به مصرف‌کننده بدهند. برای مثال: با تغییر رطوبت، رنگ بسته‌بندی تغییر می‌کند.
5. نانوبارکدها، مدل مولکولی بارکدهای سنتی است و شامل نانوذرات فلزی می‌باشد که اثر انگشت شیمیایی قابل‌شناسایی و خاصی دارند و می‌توانند از طریق یک ماشین، تشخیص داده شوند. این نوع بارکدها می‌توانند برای حفاظت مارک و ارزیابی غذاهایی که در حالت عادی نمی‌شود بارکدهای سنتی را روی آنها چسباند، استفاده شود.
6. نور خورشید از امواج مختلفی با طول موج‌های متفاوت تشکِل شده است. برخی از امواج برای سلامتی ما خطرناک هستند. در نتیجه باید از رسیدن آنها به بدن جلوگیری کرد. یکی از این امواج خطرناک، امواج ماوراء بنفش می‌باشند. در طبیعت لایه ارزون، تا حد زیادی از رسیدن این امواج به ما جلوگیری می کند. یکی از مشکلاتی که بسته‌بندی های شفاف دارند این است که وقتی در معرض نور قرار می گیرند، تابش ماوراء بنفش را از خود عبور داده و به ماده غذایی می‌رسانند و در نتیجه نمی‌توانند از ماده غذایی داخل خود به خوبی محافظت کنند و ماده غذایی زود فاسد می‌شود. با استفاده از فناوری نانو پلاستیک‌هایی تولید شده‌اند که دارای نانوذرات اکسید تیتانیوم هستند. این پلاستیک‌ها آثار مخرب تابش‌های ماوراء بنفش را کاهش می‌دهند.
7. امروزه از پلاستیک‌ها برای بسته‌بندی برخی از مواد غذایی استفاده می‌گردد. مشکل اصلی پلاستیک‌ها این است که وقتی به صورت زباله دور ریخته می‌شود برای مدت‌های طولانی در طبیعت باقی می‌ماند و تجزیه نمی‌شود. این مسئله، باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. از فناوری‌نانو برای ساختن بسته‌بندی‌های پلاستیکی بیولوژیکی که بتوانند در طبیعت تجزیه شوند کمک گرفته می‌شود. این پلاستیک‌ها از گیاهان ساخته می‌شوند و دوست‌دار محیط زیست می‌باشند.
8. نانولوله‌های کربنی نیز می‌توانند در بسته‌بندی مواد غذایی به کار روند. این مواد، اکسیژن و گاز دی‌اکسیدکربن را که سبب فساد ماده غذایی می‌شود، به بیرون پمپ می‌کنند.
[h=2]نتیجه‌گیری
همان‌طور که از مباحث مطرح شده مشخص می‌شود، فناوری‌نانو می‌تواند در زمینه‌های مختلف صنایع غذایی مانند ایجاد طعم‌های جدید، بسته‌بندی‌های بهتر و ... کاربرد داشته باشد و به حل مشکلات کنونی کمک کند. البته تلاش‌ها و بررسی‌ها در این زمینه‌ها هنوز در حال انجام می‌باشد و بسیاری از شرکت‌های مطرح تولید کننده مواد غذایی هزینه‌های زیادی را برای تحقیق نقش فناوری‌نانو صرف می‌کنند.
