بکارگیری نانومواد به سرعت در حال توسعه بر هر جنبه‌ای از سیستم غذایی از کشت گرفته تا تولید غذا تا پردازش، بسته‌بندی، حمل‌و‌نقل، ماندگاری و فراهمی زیستی مواد مغذی تأثیر می‌گذارد.
ابتکار ملی نانوتکنولوژی در ایالات متحده، نانوتکنولوژی را به عنوان درک و کنترل ماده در مقیاس نانو تعریف می‌کند که در آن، پدیده‌های منحصربه‌فرد، امکان کاربردهای جدید را فراهم می‌کنند.
نانومواد بیشتر به عنوان موادی با اندازه‌های بین 1 تا 100 نانومتر تعریف می‌شوند که خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را نشان میدهند که در نمونه‌های فله‌ای از همان ماده یافت نمی‌شوند.
اندازه بسیار کوچک و سطح بالای آن‌ها با استحکام، پایداری و فعالیت‌های شیمیایی و بیولوژیکی بیشتر آن‌ها مرتبط است.
بنابراین، فناوری نانو امکان توسعه مواد جدید با طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه را فراهم می‌کند.
نانومواد در انواع محصولات مصرفی، پزشکی، تجاری و صنعتی استفاده می‌شود، از آنجایی که فناوری نانو یک فناوری نوظهور و به سرعت در حال توسعه است، اطلاعات بسیار محدودی در مورد آن در حال حاضر در دسترس است.
به نظر می‌رسد آنچه که فناوران و مهندسان مواد غذایی برای بهبود ایمنی عرضه موادغذایی ما انجام میدهند، تنها با تخیل فرد محدود شده است و فناوری نانو، درها را به روی مجموعه‌ای کاملاً جدید از محصولات باز می‌کند.
میوه‌های تازه، سبزیجات، گوشت و محصولات طیور، وسایل نقلیه بالقوه‌ای برای انتقال پاتوژن‌های انسانی هستند که منجر به شیوع بیماری‌های ناشی از غذا می‌شود که توجه عمومی را به ایمنی غذا جلب می‌کند.
بنابراین، نیاز به توسعه ضدمیکروبی‌های جدید برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی وجود دارد. به دلیل خواص ضدمیکروبی نانومواد، نانوتکنولوژی پتانسیل زیادی برای عوامل ضدمیکروبی جدید برای صنایع غذایی و مرتبط با مواد غذایی ارائه می‌دهد. استفاده از عوامل ضدمیکروبی نانو که مستقیماً به غذاها یا از طریق بسته‌بندی ضدمیکروبی اضافه می‌شوند، یک رویکرد مؤثر است.
در نتیجه، انتظار می‌رود که استفاده از فناوری نانو توسط صنایع غذایی و مرتبط با موادغذایی افزایش یابد و سیستم غذایی را در تمام مراحل از تولید غذا تا فرآوری، بسته‌بندی، حمل‌و‌نقل، ذخیره‌سازی، امنیت، ایمنی و کیفیت تحت تأثیر قرار دهد.
تولید و بسته‌بندی مواد غذایی
نانومواد مورد استفاده برای بسته‌بندی مواد غذایی مزایای زیادی مانند موانع مکانیکی بهبود یافته، تشخیص آلودگی میکروبی و افزایش بالقوه فراهمی زیستی مواد مغذی را به همراه دارد.
این شاید رایج‌ترین کاربرد نانوتکنولوژی در صنایع غذایی باشد، تعدادی از نانوکامپوزیت‌ها، پلیمرهای حاوی نانوذرات توسط صنایع غذایی برای بسته‌بندی مواد غذایی و مواد تماس با مواد غذایی استفاده می‌شوند.
استفاده از نانوذرات ZnO و MgO برای بسته‌بندی مواد غذایی گزارش شده است، سیلیس آمورف در مواد غذایی و در ظروف و بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود. نانوساختارهای آب مهندسی شده تولید شده به عنوان ذرات معلق در هوا در کشتن پاتوژن‌های منتقله از غذا مانند اشریشیا کلی، لیستریا و سالمونلا بر روی سطوح تولید مواد غذایی فولادی بسیار موثر هستند.
این گونه مواد در تماس با مواد غذایی حاوی نانومواد، پتانسیل مهاجرت از بسته‌بندی مواد غذایی را دارند، بنابراین این فناوری هنوز باید انطباق با مقررات را نشان دهد تا اینکه مقبولیت گسترده‌ای در صنعت به دست آورد.
مواد مغذی و مکمل‌های غذایی
نانومواد به عنوان مواد تشکیل‌دهنده و افزودنی‌ها (به عنوان مثال، ویتامین‌ها، ضدمیکروبی‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها) در مواد مغذی و مکمل‌های بهداشتی برای افزایش جذب و فراهمی زیستی استفاده می‌شوند.
ذخیره‌سازی مواد غذایی
خواص ضد میکروبی نانومواد، آن‌ها را قادر می‌سازد تا مواد غذایی را در حین نگهداری و حمل‌و‌نقل حفظ کنند، نانوحسگرها را می‌توان برای کاربردهای مختلفی استفاده کرد. استفاده تجاری از نانوحسگرها برای بررسی شرایط نگهداری و در حین حمل‌و‌نقل موادغذایی در کامیون‌های یخچال‌دار برای کنترل دما گزارش شده است.
نانوحسگرهای غذایی
از نانومواد به عنوان حسگر برای تشخیص آلودگی و تنظیم محیط غذا استفاده می‌شود. آن‌ها می‌توانند آلاینده‌های میکروبی و دیگر مواد غذایی را شناسایی کنند.
بنابراین، آن‌ها به عنوان حسگر در تولید موادغذایی و در کارخانه‌های بسته‌بندی استفاده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند کمبود مواد مغذی را در گیاهان خوراکی تشخیص دهند و دستگاه‌های توزیع‌کننده حاوی مواد مغذی می‌توانند آن‌ها را در صورت نیاز به گیاهان تحویل دهند.
بنابراین، نانومواد می‌توانند به عنوان نانوحسگرها و نانوردیاب‌ها با پتانسیل تقریبا نامحدود توسط صنایع غذایی استفاده شوند.
ایمنی مواد غذایی
مصرف‌کنندگان با مصرف مواد غذایی و نوشیدنی‌های حاوی این ذرات بسیار کوچک با سطح واکنش‌پذیر بزرگ با ایمنی ناشناخته در معرض نانومواد قرار می‌گیرند.
پس از جذب در دستگاه گوارش، ممکن است در اندام‌های مختلف بدن تجمع بیولوژیکی داشته باشند که منجر به اثرات نامطلوب بالقوه می‌شود.
از آنجایی که می‌دانیم، نانوتکنولوژی پتانسیل زیادی برای تولید ساختارهای جدید از ذرات یا اجزای بسیار ریز و کوچک برای تولید مواد، قابلیت‌های جدید، ریزپوشانی مواد مغذی، پوشش‌های غذایی، تکنیک‌های الکترو اسپری و الکتروریسی از محلول‌های خوراکی دارد.
هیدروکلوئیدها برای افزایش طعم غذا یا فقط بهبود بافت و نحوه استفاده از فناوری‌های جدید، نقطه‌ای حیاتی برای ایجاد رویکردهای مختلف در زمینه علم و صنعت است.
واقعیت دستکاری غذا به طور معمول به عنوان روشی مصنوعی برای نوآوری به نظر می‌رسد، اما رویکردهای جدید در حال کشف راه توسعه محصولات خوراکی از مواد خام طبیعی بدون استفاده از مواد شیمیایی سمی و خطرناک اما با استفاده از ترکیبات آلی قابل جذب توسط ارگانیسم هستند.
این چالش واقعی است که بسیاری از شرکت ها در حال حاضر در سراسر جهان با آن دست و پنجه نرم می کنند.
علم نانو و آینده غذا
علوم غذایی محدودیت‌هایی دارد. استفاده از مواد مختلف برای آزمایش فرمولاسیون جدید به آسانی کار معمولی در آزمایشگاه نیست.
به عنوان مثال، برای تولید نانوالیاف غذایی برای استفاده از آن‌ها به عنوان پوشش روی مواد غذایی، استفاده از حلال‌ها و مواد خوراکی برای جلوگیری از مسمومیت یا داشتن آثاری از مواد شیمیایی، حلال‌های آلی و طبیعی که می‌تواند الکل مانند اتانول و/یا اسید استیک باشد الزامی است.
کشورهای اصلی که در حال یافتن رویکردهای جدید و توسعه ثبت اختراع در این زمینه هستند، چین و ایالات متحده آمریکا هستند که هر دو در زمینه کشاورزی نانو پیشرو هستند.
در حال حاضر صنایع زیادی وجود دارند که در حال حاضر بخش تحقیق و توسعه برای نوآوری با محصولات جدید دارند. اما هنوز نگرانی در بین مردم وجود دارد زیرا مردم فکر می کنند هر محصول دستکاری شده به طور خودکار برای سلامتی خطرناک است، با این حال این یک واقعیت حیاتی در برخی از مراکز تحقیقاتی نیست، جایی که قرار دادن فناوری نانو در صنایع غذایی برای نوآوری با استفاده از مواد شیمیایی کمتر است. ممکن است.
تأثیر نانومواد در مواد غذایی بر سلامتی مورد علاقه و نگرانی عمومی است. پذیرش عمومی مواد غذایی و محصولات مرتبط با مواد غذایی حاوی نانومواد به ایمنی آن‌ها بستگی دارد. در نتیجه، یک چارچوب نظارتی بین‌المللی یکسان برای فناوری نانو در مواد غذایی ضروری است.
در حالی که هر ترکیب نانوغذایی با مواد خوراکی یا مواد اولیه در شرایط بهینه ساخته می‌شد، اما می‌توانیم آرامش داشته باشیم که نوآوری و فناوری همیشه به دنبال منفعت و سلامت جمعیت است.
بنابراین، استفاده از فناوری نانو توسط صنایع غذایی مورد توجه عموم است. پذیرش عمومی مواد غذایی و محصولات غذایی حاوی نانومواد به ایمنی درک شده آن‌ها بستگی دارد.
سرمقاله‌ای با عنوان «Nanofood for Thought» در مجله Nature Nanotechnology می‌گوید: «صنایع غذایی تنها زمانی از مزایای فناوری نانو بهره می‌برند که مسائل مربوط به ایمنی مورد توجه قرار گیرد و شرکت‌ها نسبت به کاری که انجام میدهند بازتر باشند.»
برخی از روش‌های آزمایش برای ارزیابی ایمنی نانومواد گزارش شده‌اند، با این حال، هیچ پروتکل استاندارد بین‌المللی پذیرفته‌شده برای آزمایش سمیت نانومواد در غذا یا خوراک در حال حاضر در دسترس نیست.
چنین پروتکل‌هایی توسط سازمان‌هایی مانند اتحاد بین‌المللی برای محیط زیست نانو، هماهنگی بهداشت و ایمنی انسان و شورای تحقیقات ملی ایالات متحده در مرحله توسعه هستند.
یک چارچوب نظارتی بین المللی یکسان برای ارزیابی نانوتکنولوژی یک ضرورت برای غذا و خوراک دام است.
خطرات نانوذرات
نانوذرات به دلیل اندازه کوچک خود دارای ویژگی‌های جدید یا خواص فیزیکوشیمیایی متفاوتی نسبت به مواد شیمیایی معمولی هستند.
این همان چیزی است که نانوذرات را از نقطه نظر فناوری بسیار جذاب می‌کند. در عین حال، این ویژگی‌های جدید باعث ایجاد نگرانی‌های ایمنی می‌شود.
خواص فیزیکوشیمیایی ناشی از اندازه کوچک منجر به رفتار متفاوت و واکنش‌پذیرتر نانوذرات در انسان و حیوانات می شود. تحقیقات ایمنی مواد غذایی Wageningen همچنین خطرات بالقوه نانوذرات را بررسی می کند:
توسعه مدل‌های آزمایشگاهی که دستگاه گوارش انسان را شبیه‌سازی می‌کنند. این کار برای مطالعه سرنوشت نانوذرات پس از بلع انجام می‌شود.
توسعه مدل‌های آزمایشگاهی برای اپیتلیوم روده برای مطالعه جذب و انتقال نانوذرات. این کار توسط مدل‌های سلولی تک و هم‌کشتی ساده، اما همچنین در مدل‌های میکروسیالی پیشرفته روده روی تراشه انجام می‌شود.
اثرات بالقوه با استفاده از بیان ژن دیفرانسیل، تصویربرداری سلول‌های حیاتی و ابزارهای زیست شناسی مولکولی پیشرفته، مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
تولید نانوبادی در سلول‌های گیاهی
