کاربرد نانوتکنولوژی در بسته بندی مواد غذایی
جوانه کریمی
دانشجوی کارشناسی ارشد رشته علوم و صنایع غذایی گرایش کنترل کیفی و بهداشتی دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد
بسته بندی مواد غذایی
- نانوتکنولوژی چیست ؟
- نانو تکنولوژی یکی از تکنولوژیهای نوین است که راه خود را در صنایع مختلف باز نموده و در زمینه های گوناگون آن به طور وسیع استفاده می شود. یکی از این صنایع که نقش عمده ای در بهداشت و سلامت جامعه دارد صنایع بسته بندی می باشد. در این مقاله قراره به معرفی انواع سیستمهای بسته بندی بر اساس تکنولوژی نانو و انواع نانو مواد به کار رفته در سیستم های بسته بندی بپردازیم. نتایج کارهای تحقیقاتی نشان دادند که این سیستم های بسته بندی قادر به ترمیم بسته است و مصرف کننده را از فساد مواد غذایی آگاه می کنند. استفاده از این بسته بندی ها سبب جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و حفاظت در برابر رطوبت و اکسیژن و سایر مواد خطرناک میشود ؛ همچنین می توان به منظور حفظ مواد غذایی از فساد از نانومواد استفاده کرد. با علم به قابلیت های نانوتکنولوژی امید است بتوان سیستم های بسته بندی فعلی مواد غذایی را تغییر داد و محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه مناسب به جامعه عرضه کرد.
بسته بندی هوشمند چیست ؟
بسته بندی هوشمند شامل برچسبهایی است که سلامت و تازگی محصول را در طول زمان نشان میدهد و همچنین شامل حسگرهای زیستی و برچسب های RFID میباشند. این سیستم شامل برچسبهایی بر روی کالا یا محصول است که به وسیله امواج رادیویی شناسایی می شود. با استفاده از سیستم RFID میتوان از راه دور به وضعیت ایمنی و کیفیت محصول بسته یا محیط بسته بندی نظارت کرد. این نوع از بسته بندی تولید کننده، فروشنده و مصرف کننده را از وضعیت محصول در مورد شرایط غذا یا محیط آن آگاه ساخته قابلیت شناسایی مواد شیمیایی، پاتوژن ها و سموم را در مواد غذایی دارد. این نوع بسته بندی با نانوسنسورهای تخصصی و دستگاه های نانو عوامل محیطی موثر بر مواد غذایی را به تاخیر می اندازند و همچنین راندمان انتقال اطلاعات در مورد رنگ کیفیت تازگی محصولات و…. را در زمان توزیع افزایش می دهند. از قابلیت های مواد بسته بندی هوشمند قابلیت جذب اکسیژن مواد غذایی است که طی آن اکسیژن موجود در بسته بندی جذب می شود و به این ترتیب رشد میکروب ها متوقف شده و طعم و کیفیت غذا حفظ می گردد. از قابلیت های دیگر بسته بندی هوشمند عبور دی اکسید کربن و استفاده از مواد جاذب رطوبت می باشد دی اکسید کربن میتواند رشد میکروب ها را در محصولاتی مانند گوشت قرمز، گوشت مرغ و پنیر متوقف سازد. از مواد جذب کننده ای که در بسته بندی هوشمند مورد استفاده قرار می گیرند گاز اتیلن و مواد ضد میکروبی هستند. از نانوتکنولوژی در ساخت بسته بندی هوشمند برای افزایش طول عمر محصول تولید پلیمرهایی با ویژگی های ممانعت کنندگی در برابر نفوذ گازها و رطوبت ایجاد پوشش های کاربردی و …استفاده می شود.
بسته بندی فعال چیست ؟
در این روش مواد فعال که به طور مستقیم و غیر مستقیم با مواد غذایی در تماس هستند توانایی تغییر ترکیب غذا و یا جو اطراف آن را دارند. این بسته بندی شرایط بسته را به گونه ای تغییر میدهد که موجب ایمنی، افزایش عمر نگهداری مواد غذایی، تقویت خواص مکانیکی و حرارتی، حفظ کیفیت و کاهش هزینه ها می گردد. بسته بندی ضد میکروبی نوعی بسته بندی فعال میباشد که در آن به کمک عوامل ضد میکروبی که در تهیه ماده بسته بندی برای جلوگیری از رشد و کاهش میکروارگانیسم ها استفاده میشود باعث افزایش ماندگاری محصول میشوند. در این بسته بندی استفاده از نانو موادی مانند اکسید مس، نقره اکسید، نقره اکسید تیتانیوم، اکسید منیزیم و نانولوله های کربنی که در ارتباط مستقیم با غذا یا محیط آن خواص ضد میکروبی را نشان میدهند؛ متداول میباشند. در این بین استفاده از نانو ذرات نقره در بسته بندی مواد غذایی به عنوان ماده ضد باکتری رشد چشمگیری داشته است. بسته بندی فعال که بیشتر برای برنامه های ضد میکروبی توسعه یافته است، امیدهای زیادی را برای بهبود ایمنی کیفیت مواد غذایی و عمر مفید محصولات غذایی ایجاد نموده است.
هدف از طراحی بسته بندی بهبود یافته چیست؟
کاربرد نانوتکنولوژی در بسته بندی مواد غذایی
دانشمندان پتانسیل استفاده از فناوری نانو را تقریبا در همه ی بخش های صنایع غذایی شناسایی کرده اند. دو مورد از مهم ترین بخش ها، فرآوری مواد غذایی بهبود یافته و کیفیت غذا و بسته بندی مواد غذایی میباشد. در بین این دو مورد نانو تکنولوژی بیشترین کاربرد را در بسته بندی مواد غذایی دارد زیرا آنها به صورت مستقیم به مواد غذایی اضافه نمیشوند و ساختار طبیعی ماده غذایی حفظ میشود. استفاده از نانو تکنولوژی در بسته بندی مواد غذایی سبب محافظت از مواد غذایی در مقابل عوامل بیماری زا و گازهای مضر خواهد بود. از نانوسنسورها در تشخیص آلودگی و ارزیابی مواد بسته بندی شده و همچنین محافظت مواد غذایی در مقابل اشعه ماوراء بنفش استفاده می شود. این فناوری موجب بهبود بسته بندی مواد غذایی و قابلیت های آن می شود و می توان برای تشخیص باکتری ها در بسته بندی مواد غذایی از آن استفاده کرد که این کار باعث ایجاد طعم و کیفیت بهتر غذاء افزایش ایمنی و خصوصیات ممانعت کنندگی در برابر نفوذ گاز و رطوبت، افزایش طول عمر مفید و جلوگیری از فساد مواد غذایی می شود. به عنوان افزودنی هایی که به صورت کاربردی در صنایع بسته بندی مواد غذایی از آنها استفاده شده است؛ می توان به انواع نانو مواد شامل نانوذرات نقره، نیترید تیتانیوم، اکسید روی و نانورس اشاره نمود.
نانو کامپوزیت ها
پلیمرهای تقویت شده با استفاده از نانو ذرات، نانو کامپوزیت نامیده می شوند که استفاده از این مواد در صنایع بسته بندی مواد غذایی توسعه یافته است. نانو کامپوزیت های پلیمری نسبت به پلیمرهای خالص دارای استحکام بیشتر، مقاومت بالا در برابر اشتعال، خواص حرارتی بهتر، نقطه ذوب و دمای انتقال گاز پایین و مقاومت مناسب در برابر شرایط رطوبتی هستند. در بیشتر موارد از نانو ذرات رس ۵% وزنی در ساختار نانو کامپوزیتها استفاده شده است. این نانو کامپوزیت بر پایه سیلیکاتهای لایه ای از رس به عنوان مثال مونتموریلونیت میباشند. استفاده از نانورس در طراحی نانو کامپوزیت ها منجر به ایجاد ویژگی هایی مانند مقاومت مکانیکی بالا، وزن کم، بهبود ویژگیهای ممانعت کنندگی از عبور مایعات و گازها جلوگیری از نفوذ اکسیژن و رطوبت مواد غذایی شده و به این ترتیب مانع از فساد مواد غذایی می شوند. تعدادی از پلیمرهای زیستی شامل پلی آمید، نایلون، پلی الفین، پلی استایرن، رزینهای اپوکسی، پلی اورتان، پلی اتیلن ترفتالات در طراحی نانو کامپوزیتها بر پایه نانورس استفاده شده است. همچنین می توان با پلیمرهای ترموست و ترموپلاست (پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی متیل متاکریلات) نانو کامپوزیت ها را تولید کرد.
نانوپوشش ها
نانوپوشش ها از چند دهه پیش مورد استفاده بودند و در حال حاضر به طور وسیع کاربرد پیدا کرده اند. نانوپوشش ها، لایه هایی هستند که عرض آنها به اندازهی چند نانو است. در واقع نانوپوشش یک پوشش مومی است که به طور قابل توجه و وسیعی به عنوان پوشش محصولات غذایی مانند پنیر و سیب مورد استفاده قرار می گیرد. نانوپوششهای خوراکی دارای نانوموادی به اندازه ۵ نانومتر است که با چشم غیر مسلح قابل رؤیت نیستند و در مقیاس نانو ویژگیهای زیادی در صنایع بسته بندی مواد غذایی بوجود آورده اند. نقش اصلی نانوپوشش ها محافظت از مواد غذایی و همچنین زیبا سازی سطوح بسته بندی شده است. از نانو پوشش های خوراکی در انواع مختلفی از مواد غذایی مثل گوشت، سبزیجات، میوه ها، پنیر، آبنبات، شکلات، سیب زمینی سرخ شده و محصولات نانوایی استفاده شده است. به طور کلی نانوپوشش ها بیشتر برای جلوگیری از عبور گاز ها، رطوبت و چربی استفاده می شوند. نانو پوشش ها؛ پوشش های آنتی باکتریال فاقد میکروب کش های شیمیایی هستند و در مقابل مواد شیمیایی قلیایی و حرارت مقاوم بوده دارای انعطاف هستند. در واقع نانوپوشش ها لایه ظریفی هستند که منشاء آلی یا غیر آلی دارند و کار آنها جلوگیری از نفوذ و همچنین مهاجرت می باشند که در صنایع بسته بندی این پدیده سبب افزایش خصوصیات کمی و کیفی محصولات غذایی می شود. نانو پوشش هایی که در ساختار آنها از موادی مانند تیتانیوم دی اکسید برای ضد عفونی کردن فتوکاتالیستی استفاده شده است، به عنوان لایه محافظ شیمیایی عمل کرده و نقش اصلاح کننده ی سطح را بازی می کند.
نانوسنسورها
تکنولوژی بیوسنسور، یک گزینه انتخابی مهم در بخش کشاورزی و صنایع غذایی است که برای اطمینان از کیفیت و ایمنی غذا با روش های مقرون به صرفه و سریع، کنترل محصولات و فرآیندها و تشخیص گازها در غذاهای بسته بندی شده به منظور یکپارچگی مواد بسته بندی شده به کار می رود. در ساخت بیوسنسورها از انواع مختلفی از نانو مواد استفاده می شود که نانوذرات طلا یکی از آن ها می باشد. این مواد مزایای دیگری مانند اندازه مناسب هزینه پایین، پاسخ سریع، دقت و حساسیت ایجاد می کنند. هدف از به کار بردن این مواد در سیستم های بسته بندی مواد غذایی شناسایی نانو ذرات آزاد شده در مواد غذایی بسته بندی شده در مدت زمان کم می باشد. از دیگر کاربردهای آنها می توان به بهبود حساسیت و قابلیت تشخیص ترکیبات شیمیایی باکتری ها، ویروسها و مواد سمی اشاره کرد. این مواد میتوانند بر کیفیت و طراوت مواد غذایی در طول نگهداری و شرایط بهداشتی آن نظارت کنند. نانوسنسورها به عوامل محیطی مانند درجه حرارت رطوبت، میزان اکسیژن، عوامل میکروبی و پاتوژن ها واکنش نشان می دهند و اطلاعات مفیدی را به تولید کنندگان و مصرف کنندگان در مورد شرایط نگهداری از مواد از نظر دما، تاریخ انقضا و… ارائه می دهند.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.