نانو تكنولوژي، فناوري جديدي است كه همه دنيا را فرا گرفته است و به بياني دقيق تر مي توان گفت كه نانوتكنولوژي بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است.
نانوتكنولوژي توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد و در دست گرفتن كنترل اين سيستم ها در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص مواد توليدي در مقياس نانو است.
نانوتكنولوژي مي تواند براي توسعه مواد در اندازه هاي كوچك، بهسازي، كنترل و انتقال محموله، شناسايي آلودگي و ابداع نانو ابزارهايي براي زيست شناسي سلولي و مولكولي مورد استفاده واقع شود. اين تكنولوژي شامل ابداع، استفاده از مواد آلي و غيرآلي در مقياس نانو است.
نانو تكنولوژي نويد بخش روش هايي براي طراحي نانو مواد است و مواد ساخته شده با استفاده از فناوري نانو سازگار با ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيي هستند و توسط ساختارهاي مولكولي و ديناميكي مشخص و از پيش تعيين شده اي كنترل مي شوند، دراين تكنيك ها قبل از تشكيل فرآورده ژن ها دچار تغيير مي شوند.
يكي از مهم ترين بخش هاي صنعت تمام كشورها كه با امنيت غذايي در ارتباط است صنايع غذايي مي باشد . با كمبود منابع غذايي و افزايش جمعيت ونيزشيوع گسترده بيماري هاي غذايي، توسعه اين بخش از صنعت ضروري به نظر مي رسد. استفاده از فناوري هاي نوين در اين بخش رويكردي جديد است كه مي تواند مورد توجه قرار گيرد.
همگرايي فناوري نانو و علم غذا منجر به بروز قابليت هاي فراواني مي شود.دستكاري در پليمرهاي غذايي و مجموعه هاي پليمري باعث بهبود كيفيت غذا و سلامتي بيشتر مصرف كنندگان مي شود. نانوتكنولوژي مي تواند موادي با ويژگي هاي خود جمع كن، خود التيام بخش و خودنگهدارنده توليد كند ، اين ويژگي ها همگي در صنايع غذا کاربرد هاي فراوان دارند.
گذشته از محصولات ارائه شده با توجه به پتانسيل فوق العادهء كاربرد فناوري نانو در صنايع غذايي انتظار مي رود طي دو دهه آينده انقلاب بزرگي در زمينه صنايع غذايي و كشاورزي پديد آيد به گونه اي كه اثرات آن بسيار فراتر از كشاورزي مكانيزه و انقلاب سبز Revolution) (Green خواهد بود. شركتهاي بزرگ صنا يع غذايي و دولت ها درصدند حوزه كاربردي فناوري نانو در صنايع غذايي را به كمك دانشمندان صنايع غذايي مشخص كنند و از آن در جهت رفع نيازها استفاده نمايند .
غذاهاي نانو:
غذاهاي نانو (Nano Food) يكي از مهمترين كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنايع غذايي است كه براساس پيشرفت هايي كه در سال هاي اخير در اين رشته حاصل شده است به وجود آمده. در اين غذاها با استفاده از توانمندي نانوربات ها در توليد غذا براي انسان از طريق اكسيژن ، كربن و هيدروژن موجود در آب يا هوا بهره گرفته مي شود و ديگر براي توليد غذا نيازي به مزارع كشاورزي و دامپروري نخواهد بود. اين نانو غذاها با گردش خون در بدن به حركت درآمده و عروق خوني را از بقاياي چربي ها پاك مي كند و اين خود يكي از دلايل كاهش التهاب شرائين در بدن شده و احتمال بروز سكته هاي قلبي را بشدت كاهش مي دهد.
همچنين نانو غذاها اين توانمند ي را دارند كه با توجه به شخصيت مصرف كننده غذا، رنگ، طعم و مواد مغذي غذا را تغيير دهند.
با استفاده از فناوري نانو انسان قادر خواهد بود كه رشد گياهان را بدون محدوديت خاك، مزرعه و آب انجام دهد و دنياي بدون قحطي و كمبود مواد غذايي را براي همه فراهم كند.
نانو تكنولوژي بيش از ۱۳۵ نوع كاربرد در صنايع غذايي دارد. معمولاً نانوتكنولوژي به عنوان روشي مدرن براي دستكاري در مواد غذايي مورد توجه واقع مي شود، اين دستكاري در مواد غذايي علاوه بر مزاياي ياد شده فوق، داراي مضراتي نيز هست. به عنوان مثال بر اساس فرضيه Gorg Goo اين احتمال وجود دارد كه اين نانوفناوري ها زماني خارج از كنترل انسان درآيد.
دانش نانو به عنوان يك فناوري نوين امكانات بالقوه اي را براي بهبود كيفيت و امنيت غذا فراهم آورده است.باعلم به قابليتهاي فناوري نانواميد است بتوان سيستم هاي فعلي فرآوري مواد غذايي راتغييرداده،محصولاتي مطابق با فرهنگ تغذيه سالم به بازارعرضه كرد.محققان همچنين اميدوارند بتوانند بااستفاده ازمواد افزودني، كيفيت مواد غذايي وهضم وجذب غذارادربدن افزايش دهند.انواع كاربردهاي نانودراين زمينه شامل بسته بنديهاي هوشمند،موادنگهدارنده وموادخوراكي تعاملي(interactive) است كه به مصرف كنندگان اجازه مي دهد موادغذايي رابا توجه به ذائقه ونيازغذايي موردنظرشان تغييردهند. بيشترين كاربرد فناور ی نانو در زمينة بسته بندي و تشخيص عوامل بيمار يزاي غذايي مي باشد. اين دانش سبب ايجاد تحولي عظيم در صنايع بسته بندي به دليل اصلاح ساختار مواد در سطح ملكولي شده است و هم اكنون امكان توليد صنعتي آ نها فرآهم مي باشد. پوششهاي خودپا ك كننده در مقياس نانو وبسته هاي داراي خاصيت ضد ميكروبي به طور موفقيت آميزي براي مصارف غذايي استفاده شده است.با اين وجود تحقيقات جامع تري به منظور بررسي تاثير تماس نانوذرات مختلف با مواد غذايي بر روي سلامتي انسان در طولاني مدت با توجه به توانايي آ نها در عبور از غشاء سلولي مورد نياز است.
چالشها و راهکارهاي ايجاد شده توسط فناورينانو در صنعت مواد غذايي:
• بيماريهاي مرتبط با غذا
• افراد سالخورده
• فقدان خطر تغيير شرايط محلي و جهاني در توليد غذا
• نيازمنديهاي سبکهاي مختلف زندگي
• قابليت توليد مواد غذايي و فرآيندهاي آن
• تحليل و تأثير مصرف کننده، فناوري و عوامل مرتبط با جهانيسازي
ارزيابي خطرات و چارچوبهاي تنظيم شده براي کاربردهاي فناورينانو در صنعت موادغذايي
موضوعات ايمني و سلامتي
موضوعات اخلاقي و اجتماعي
حريم
ريسک ناشي از محدوديتهاي قانوني نانوذرات
اصول پيشگيرانه و احتياطي
دفع مواد
افزایش ایجاد باکتری های خطرناک در اثر مقاوم سازی
مقاوم شدن باکتری ها در برابر نانو نقره مشکل دیگری را برای انسان و طبیعت ایجاد می کند. در حال حاظر اولین نسل مقاوم شده به وجود آمده است. استفاده پراکنده از نانو نقره در لوازم روزمره می تواند باعث شود که بسیاری از میکروب های خطرناک برای انسان در برابر نانو نقره مقاوم شوند و این ماده اثر خود را از دست بدهد. به این ترتیب استفاده معقول آن در بخش پزشکی در معرض خطر قرار می گیرد. این امر هم اکنون نیز باعث نگرانی شده است، از آنجاییکه استعمال بسیاری از آنتی بیوتیک ها به دلیل توسعه مقاومت های ایجاد شده یا محدودیت همراه است.
نانو دی اکساید سیلیسیوم می تواند ژن ها را نابود کند
دی اکساید سیلیسیوم به عنوان ماده افزودنی برای عدم چسبندگی در نمک یا در کافی میت (cafe mate) یا کافی کریمر (cafe creamer) استفاده می شود، تا این مواد بتوانند حالت پودری خود را حفظ کنند. همچنین در بسته بندی مواد غذایی، به طور دقیق آن جاییکه باید از اخطلال گاز درون بسته و هوای محیط جلوگیری شود، از نانو دی اکساید سیلیسیوم استفاده می شود.به این ترتیب این نانو ماده می تواند از طریق مواد غذایی وارد سیستم گوارشی و از آنجا وارد خون ما شود. دی اکساید سیلیسیوم سالهای طولانی است که در صنعت مواد غذایی استفاده می شود. تحقیقاتی که تا کنون در خصوص اثرات این ماده انجام شده اند، بر می گردد به سال های ۱۹۵۸ الی ۱۹۸۱ که البته در آنها به ابعاد و اندازه ذرات توجهی نشده است.در حالی که دی اکساید سیلیسیوم در ابعاد بزرگتر هیچ نوع فعالیت بیولوژیکی ندارد، تحقیقات اخیر نمایانگر پتانسیل خطرزای این ماده در مقیاس نانو متر است. در تحقیقاتی که بر روی سلول های کِشت شده در آزمایشگاه انجام شده است، دیده شده که ذرات نانو دی اکساید سیلیسیوم بر روی هسته سلول ها تاثیر گذاشته و در ژن ها تغییرات نا مطلوب ایجاد می کنند.
دی اکساید تیتانیوم و نانو زینک اکساید
ذرات دی اکساید تیتانیوم و زینک اکساید با اندازه بالغ بر چند صد نانو متر به عنوان افزودنی در مواد غذایی جهت رنگ بری و افزایش ماندگاری آنها استفاده می شود. ذرات کوچکتر این مواد به عنوان افزودنی های ضد باکتری در بسته بندی های مواد غذایی و ظروف نگهدارنده به کار گرفته می شود. در مواد بهداشتی و آرایشی این دو نانو ماده برای جلوگیری از اشعه UV کاربرد دارند. در حال حاضر در کنار نانو نقره، نانو تیتانیوم دی اکساید بیشترین کاربرد را دارد.
در آزمایشاتی که بر روی حیوانات انجام می شود، دیده شده که دریافت دوز بالا نانو دی اکساید تیتانیوم از طریق مجاری تنفسی به بروز سرطان ریه منجر شده است. به همین دلیل، سازمان بهداشت جهانی (WHO) نانودی اکساید تیتانیوم را به عنوان ماده ای با احتمال خصوصیات سرطان زایی گروه بندی کرده است. علاوه بر این در آزمایش دیگری بر روی موش های باردار، دیده شده است که اثرات این نانو ماده به جنین سرایت می کند و مغز و سیستم عصبی را تخریب می کند. گذشته از این موارد، نانو دی اکساید تیتانیوم به خصوص در اثر تابش اشعه UV برای جلبک ها و کک های آبی خواص سمی دارد. این موجودات زنده نشانه ای برای فعال بودن اکوسیستم ها هستند. همچنین نانو زینک اکساید می تواند برای جلبک ها و کک های آبی سمی باشد. در آزمایشاتی که این نانو ماده از طریق غذا به موش های آزمایشگاهی خورانده شده است، نتایج نشان داده اند که این ماده با اندازه ۱۲۰ نانو متری ذرات به معده، روده، قلب و طحال آسیب می رساند. ذرات کوچکتر به جگر ، طحال و لوزالمعده آسیب می رسانند. تا جاییکه این نانوماده با اندازه ذرات ۱۹ نانومتر برای سلول های انسان و موش اثرات سمی به دنبال دارد.
تحقیقات متعدد و مختلف به این نتیجه رسیده اند که نانو دی اکساید تیتانیوم و نانو زینک اکساید فعالیت نوری دارند و رادیکال های آزاد تولید می کنند. این رادیکال های آزاد می توانند DNA را در سلول های انسان تخریب کنند، به خصوص زمانی که پوست انسان در معرض تابش اشعه UV قرار بگیرد.
نانو نقره: درخشش فریب دهنده
مدت هاست که نانو نقره در زمینه های مختلف به عنوان ماده ضد باکتری استفاده می شود.این رویکرد به سرعت رو به افزایش است. به خصوص در بسته بندی مواد غذایی یا وسایل آشپزخانه، لباس ورزش، ماشین لباس شویی، رنگرزی دیوار ها و مواد آرایشی و بهداشتی، این ماده کاربرد زیادی دارد. همچنین در زمینه پزشکی از این نانو ماده به طور مثال در بانداژ ها و چسب زخم استفاده می شود.
تعداد محصولاتی که حامل نانو نقره هستند، به علت کمبود اطلاعات و آمار به طور دقیق قابل بررسی نیست. البته می توان گفت که این ماده در کنار نانو دی اکساید تیتانیوم بیشترین کاربرد در بین نانو مواد را دارد.
افزایش اثرات ضد باکتری اثر ضد باکتری نقره در ابعاد ماکرو (بزرگتر از میکرو) به میزان کافی شناخته شده است. تحقیقات نشان می دهد که این خصوصیات در نانو نقره افزایش می یابد. دریافت نانو نقره از طریق مجاری تنفسی در موش ها منجر به آسیب ارگان ها و التهاب ریه می شود. این عوارض در مقایسه با ذرات بزرگتر نقره، در دوز های بسیار پایین تر بروز کرده است. در آزمایشاتی که بر روی سلول های کِشت شده انجام شده است، ذرات ۱۵ نانو متری نانو نقره اثرات مخرب روی سلول های بنیادی موش ها و سلول های مغز موش های صحرایی داشته است. ذرات با اندازه ۱۰۰ نانو متر برای سلول های جگر موش های صحرایی سمی بوده اند. همراه با عوارض جانبی سمی
|