صفر تا 100 آشنایی با فناوری نانو در صنایع غذایی

کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی چیست؟سلام به شما دوست عزیز علم فودی🌹. ممنونیم که علم فود رو برای پیدا کردن پاسخ سوالتون در مورد فناوری نانو در صنایع غذایی انتخاب کردید. با تغییر شیوه زندگی و گرایش روزافزون مردم به سمت غذاهای فراوری شده و همچنین عدم رعایت تنوع در استفاده از گروه های مختلف مواد غذایی، نگرانی ها در مورد بروز بیماری های ناشی از کمبود ویتامین ها و مواد معدنی در حال افزایش است.

بنابراین باید با کمک علم و فناوری صنایع غذایی همراه با رعایت چند اصل دیگر در برطرف کردن این نگرانی ها کوشید. استفاده از فناوری های نوین به ویژه فناوری نانو در صنایع غذایی و نیز غنی سازی مواد غذایی، مهم ترین نقش را در این مورد ایفا می کنند. صنایع غذایی همواره در جســتجوی روش‌های جدیدتر و ارزانتر برای تولید و نگهداری غذا است. حوزه فناوری نانو گزینه‌های زیادی را برای تولید و نگهداري مواد غذايي ار جمله کپسوله کردن و نانوفیلتراسیون مواد غذایی پیشنهاد میکند. براي آشنا شدن با فناوری نانو در صنايع غذايی و كاربردهاي آن با علم فود همراه باشید😊.

نگاهی کلی به کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی

فناوری نانو در صنایع غذایی

يك تعريف ساده از نانو

هنگامي كه نيل آرمسترانگ بر ماه گام نهاد، اين جمله را بيان كرد: اين يك گام كوچك براي انسان و جهشي بزرگ براي نسل بشر است. از اين‌رو نيز شايد نانو نيز، يك جهش بزرگ براي نسل بشر باشد. پيشوند نانو در اصل يك كلمه يوناني است كه به معناي كوتوله مي‌باشد. این پیشوند از نظر مقیاس به معنی یک میلیاردم است. بنابراین یک نانومتر یک میلیاردم متر است.

مقیاس نانومتر

مقیاس نانومتر به‌طور قراردادی به‌صورت 1 تا 100 نانومتر تعریف می‌شود، بنابراین فناوری نانو  با موادی سروکار دارد که حداقل یک بعد آنها در مقیاس نانومتر قرار داشته باشد. برای درک بهتر مقیاس نانو:

  • قطر نوک سوزن در حدود 1000000 نانومتر است
  • قطر موی انسان در حدود 80000 نانومتر است

کاربرد فناوری نانو در صنعت غذا

تولید نانو مواد در صنعت غذا

علوم و فناوری نانو  به‌دلیل دارا بودن پتانسیل در افزایش بهروری صنایع و نیز تولید با کیفیت‌تر کالاها و محصولات در چندسال اخیر، مورد توجه بخش‌های صنعتی اعم از الکترونیک، کامپیوتر، پزشکی، ارتباطات و همچنین صنایع غذایی بوده است. فناوری نانو با ویژگی‌های منحصر به فرد  خود این توانایی را داراست تا به کیفیت و سلامت مواد غذایی کمک شایانی کند.

مزایای به‌کارگیری فناوری نانو در صنایع غذایی  شامل موارد زیر می‌باشد:

  • ایجاد و توسعه مواد کاربردی جدید
  • پردازش و آنالیز در مقیاس میکرو و نانو
  • توسعه فرآورده‌های جدید
  • طراحی روش‌ها و ابزارهای مربوط به ایمنی غذا و ایمنی زیستی

حوزه های مختلف کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی را می توان به چند دسته زیر تقسیم نمود:

  • تولید غذا
  • نگهداری غذا
  • بهبود طعم و رنگ
  • سلامت غذا
  • بسته بندی
  • فرایندهای غذایی
این مقاله رو از دست نده:  کاربرد اولتراسونیک در صنایع غذایی

کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی

با توجه به پیشرفت های چشمگیر اخیر در صنعت غذا، به‌کارگیری فناوری نانو در صنایع غذایی هنوز در ابتدای مراحل توسعه خود است. ولی مزایای اقتصادی قابل حصول در آینده، همچون، تولید مواد غذایی با کیفیت‌تر  یک عامل موثر برا یپیشبرد پژوهش‌ها و مطالعات در زمینه فناوری نانو در صنایع غذایی می‌باشد. در ادامه برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی را بررسی می کنیم:

تولید غذاهای با طعم های جدید

برای درمان بسیاری از بیماری ها مانند دیابت باید از رژیم غذایی خاصی پیروی کرد. از طرف دیگر به علت زندگی صنعتی امروزه، مسئله چاقی نیز به معضلی تبدیل شده که متأسفانه گریبان گیر نوجوانان و حتی کودکان شده است. برای حل این معضل، با استفاده از فناوری نانو چند راهکار پیشنهاد شده است:

  • غذای سیرکننده ولی بی تأثیر روی وزن.
  • غذاهای خوش طعم حاوی موادی جایگزین چربی (پیشنهاد میکنم مقاله جایگزین های چربی در صنایع غذایی را مطالعه کنید).
  • به کارگیری نانوذرات برای جلوگیری از جذب و ذخیره سازی چربی و کالری به وسیله بدن

 

تولید غذاهای غنی شده:

یکی دیگر از کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی، غنی سازی مواد غذایی است. برخی از مواد غذایی اجزای با ارزشی دارند که برای بدن بسیار مهم و ضروری هستند، اما به دلایلی مانند ذائقه و عادت تمایل زیادی به استفاده از آنها وجود ندارد. اگر بتوان این مواد ارزشمند را جدا کرده و به صورت مواد افزودنی به دیگر غذاها اضافه کرد، می توان مواد غنی شده ساخت. نانو فیلترهایی ساخته شده اند که مولکول ها را بیشتر بر اساس شکل و نه بر حسب اندازه، غربال می کنند، این مسئله تفکیک اجزای خاصی از یک فرآوده را امکان پذیر می سازد.

 

غنی سازی مواد غذایی در فناور نانو

 

تولید غذاهای مولکولی:

پژوهشگران بر این باور هستند که در آینده مهندسی مولکولی، امکان تهیه مقادیر زیاد محصول را بدون نیاز به خاک، بذر، مزرعه و کشاورز فراهم می کند. با این تفکر به جای کاشت غلات و پرورش دام برای به دست آوردن کربوهیدرات ها و پروتئین، نانوماشین ها غذا را از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن می سازند. تولید مولکولی غذا یکی از اهداف و آرزوهای فناوری نانو در صنایع غذایی است.

 

افزودنی های غذایی در مقیاس نانو:

امروزه افزودنی های مختلف بر پایه فناوری نانو ساخته شده اند. برای مثال یک نوع کاروتنوئید (از رنگدانه های طبیعی خوراکی) در مقیاس نانو تولید شده است. کاروتنوئیدها رنگدانه هایی هستند که به غذاها رنگ زرد تا نارنجی می دهند و به طور طبیعی در هویج و گوجه فرنگی وجود دارند. بعضی از انواع کاروتنوئید ها آنتی اکسیدان هستند و برخی مانند بتاکاروتن
تبدیل می شوند.

این مقاله رو از دست نده:  آموزش مکانیک سیالات در صنایع غذایی|کنکور ارشد

 

غذاهای دارای انتشار مخصوص در بدن:

برای اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در آن سود ببرد، مواد مغذی باید به محل خاصی از بدن رفته و در آن محل فعال شوند. کنترل و مهندسی انتشار مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقاتی فناوری نانو در صنایع غذایی است. اجزای فعال این مواد که (غذا_ دارو) نام دارند توسط نانوکپسول در بدن توزیع می شوند. زیرا یکی از راه های حفظ یک جزء فعال غذایی، قرار دادن آن در پوششی محافظ است.

 این پوشش را می توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل آن از طریق پوشش انتشاریابد. به عنوان مثال نوعی نان تولید شده که حاوی روغن ماهی تون است. این روغن سرشار از اسیدهای چرب
ضروری امگا 3 است (اگر می خواهید در مورد اسید چرب ضروری امگا3 بیشتر بدانید، پیشنهاد میکنم مقاله بهترین مواد مغذی برای مغر را مطالعه کنید)

 روغن ماهی تون داخل میکروکپسول قرار داده شده است، بنابراین مصرف کننده، طعم این روغن را حس نمی کند و فقط وقتی کپسول به معده رسیده و هضم شد، روغن محتوی آن آزاد می شود.این فناوری، در مورد ماست و غذای کودک نیز به کار گرفته شده است.

روکش کردن آنزیم ها:

یکی از دغدغه های شرکت های صنایع غذایی جهان، نگهداری غذا و مصون نگه داشتن آن از آسیب آنزیم ها است. اگر بتوان به روشی آنزیم ها را از محیط غذایی دور کرد، فرایند فساد مواد غذایی به تأخیر می افتد. با استفاده از فناوری نانو در صنایع غذایی می توان با روکش کردن آنزیم ها، آنها را از محیط فعالیت دور کرده و مانع از اثر آنها شد. یکی از این روش ها، روکش کردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است.

 

رویکردهای تولید نانو مواد در صنایع غذایی

فناوری نانو در صنایع غذایی، دو رویکرد کلی برای تولید نانومواد دارد:

  • رویکرد بالا به پایین

    • اين رويكرد شامل شكستن و كوچك كردن ذرات بزرگتر، از يك ماده به ذراتي با ابعاد نانومتري ميشود.
    • از طريق ابزارهاي شيميايي و فيزيكي انجام ميشود.
    • شامل فرآیندهای فیزیکی تولید مواد غذایی مثل آسیاب کردن
      • برای مثال، فناوری آسیاب کردن خشک را می توان برای به دست آوردن گندم با اندازه مناسب که دارای ظرفیت بالایی برای جذب آب است، مورد استفاده قرار داد.
    • این فناوری برای بهبود فعالیت آنتی اکیدانها در چای سبز هم مورد استفاده قرار گرفته است.
      • چنانچه اندازه پودر چای سبز توسط آسیاب خشک  تا حدود 1000 نانومتر کاهش یابد، میزان بالای هضم و گوارش مواد مغذی و جذب بیشتر آنها سبب افزایش فعالیت آنتی اکسیدان ها می‌شود.
    • به‌طوركلي روش بالا به 1ايين، نظر به شكل‌دهي ساختار ماده به صورت دلخواه دارد و بيشتر درگير كاهش اندازه مواد است.
  • رويكرد پايين به بالا

    • شامل روش هايي همچون متبلور شدن، نشست لايه به لايه، استخراج حلال/تبخير و خودآرايي است.
    • در اين روش مواد توسط خودآرايي ساخته مي‌شوند.
این مقاله رو از دست نده:  امواج مایکروویو در صنایع غذایی(کاربرد+اثرات+مزایا)

فناوري نانو در صنايع غذايي، هم روش “پايين به بالا” و هم روش “بالا به پايين” را به منظور توسعه مواد جديد به كار ميبرد. ولي به طور مرسوم بيشتر روش بالا به پايين مورد استفاده قرار ميگيرد. تحت كنترل درآوردن مشخصه‌ي خودآرايي طبيعي اجزاي يك ماده غذايي شامل پروتئين‎ها، لیپیدها و یا پلی‌ساکاریدها و طراحی نانوساختارها برای کاربردهای خاص در آینده چالشی برای دانشمندان صنعت غذا است.

فناوری نانو در صنعت غذا

 

نانو در تکنولوژی فرآوری مواد غذایی

در حال حاضر نانوتکنولوژی استفاده محدودی در تکنولوژی فرآوری غذایی دارد هرچند این مسئله میتواند به‌سرعت تغییر کند.  نتایج تحقیقات جدید که رفتار کاتالیزوری کاملا متفاوت بهبود یافته‌ای را برای نانوذرات فلزی نشان میدهند، امیدواری‌های ویژه‌ای را ایجاد کرده‌اند. بنابراین نه‌تنها میتوان واکنش ها را با طراحی مناسب سرعت بخشید بلکه میتوان راه‌های واکنش و درنتیجه غلظت و انواع محصولات تولیدشده را کنترل کرد.
به‌عنوان مثال با فرآیندی به نام الکتروپاشش، اعمال یک ولتاژ بالا به حلال پلیمری میتواند نانوفیبرهایی با ساختارهای پوسته_هسته‌ی کم و بیش متخلخل ایجاد کند. با این فرآیند، تعیین اندازه ماده هسته که میتواند از آنزیم‌ها تشکیل شود ممکن شده و لذا به این طریق میتوان کنترل دقیقی بر روی انتقال مواد از حامل‌ها و آنزیم‌ها و حذف محصولات، بدون از دست دادن آنزیم‌ها داشت.

کاربردهای الکتروپاشش در صنایع غذایی

نانوکپسوله کردن یک روش مناسب برای پوشاندن طعم ناخوشایند و حفاظت از مواد مغذی در برابر شرایط نامطلوب در طی پردازش، ساخت و ذخیره‌سازی است. الکتروپاشش یک روش کپسوله کردن کارآمد است که میتواند مواد را در نانوالیاف برای سیستم‌های تحویل در غذا جداسازی کند. نانوالیاف به‌طورا استثنائی مساحت سطح ویژ‌ی بالایی دارند و از یک بازدهی بالا برای کپسوله کردن برخوردارند که با پایدارکردن افزودنی‌ها در خودشان، اکانی را برای پایدار کردن و نگهداری از کیفیت غذا فراهم می‌آورند.
نانوالیاف الکتروپاشش شده می‌توانند به‌عنوان سیستم‌های تحویل برای میکروامولسیون‌های شامل ترکیبات عاملی چربی‌دوست مانند ترکیبات زیست‌فعال، مواد ضدباکتری، آنتی‌اکسیدان، طعم‌دهنده و ترکیبات دارویی عمل کنند.

دوست عزیز علم فودی شما میتونید، علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کنید. برای ورود به صفحه اینستاگرام علم فود، بر روی عکس زیر کلیک کنید (لطفا با لبخند وارد بشید😊)

صفحه اینستاگرام علم فود

منبع:

کتاب فناوری نانو در صنعت غذا

علم فود

علم فود در شبکه های اجتماعی

فهرست مطالب

سایر مقالات علم فود

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *