Naano dar sanaye khazai by 4Z22eGa6

VIEWS: 55 PAGES: 28

									                    ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


     ‫دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین‬
       ‫دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی‬




 ‫کارشناسی‬                                 ‫مسینار‬
                                        ‫با عنوان:‬


      ‫نقش فناوری نانو در‬
          ‫صنایع غذایی‬
            ‫گردآورنده: سحر میرشاهی‬
                      ‫834346‬

          ‫استاد راهنما : مهندس برزگر‬




                     ‫هبار 1643‬

                               ‫فهرست عناوین‬
    ‫2‬               ‫نانو تكنولوژي، فناوري نوین‬
    ‫2‬                       ‫تعریف نانو تكنولوژي‬
    ‫4‬                       ‫تارخيچه نانو در جهان‬
    ‫3‬                   ‫اصول پایه نانو تكنولوژي‬
‫اساس ارتباط نانو تكنولوژي و علم و تكنولوژي غذا‬
    ‫1‬
                         ‫1‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫ارتباط نانو تكنولوژي با مهندسي كشاورزي و سیستم‬
     ‫8‬                                        ‫هاي غذایي‬
     ‫9‬                  ‫عناصر پایه در فناوری نانو‬
  ‫9‬    ‫نانو بیو مواد، نانو مواد و کاربردهای آهنا‬
    ‫33‬                                  ‫نانولوله ها‬
    ‫33‬                             ‫نانو کامپوزیت ها‬
    ‫23‬                                   ‫نانو کپسول‬
‫نانو تکنولوژی برای توزیع حتت کنرتل و سیستم کپسولی‬
    ‫23‬
    ‫43‬                  ‫مزایای متعدد سیستم کپسولی‬
    ‫33‬                                  ‫نانوسنسورها‬
‫برخي از كاربردهاي نانو سنسورهاي بیو آنالیتیكال‬
    ‫13‬
‫پتانسیل نانو سنسورها و حتقیقات در صنعت کشاورزی و‬
    ‫83‬                                               ‫غذا‬
    ‫63‬     ‫نانوفیلرتها و کاربرد آهنا در بیوتکنولوژی‬
    ‫93‬                    ‫ماشین های نانو تکنولوژی‬
    ‫93‬                                   ‫میکرو سیال‬
    ‫22‬                               ‫نانو بیو پروسس‬
    ‫22‬                 ‫نانو سنسور های بیو آنالیزی‬
    ‫22‬                              ‫سطوح بیو سلکتیو‬
    ‫22‬                ‫بسته بندی نانو ‪Nano packaging‬‬
    ‫32‬          ‫کاربرد های نانو در صنعت بسته بندی‬
    ‫22‬                        ‫غذاهاي نانو ‪Nano Food‬‬
    ‫42‬                                    ‫نتیجه گريي‬
    ‫32‬                                    ‫واژه نامه‬
    ‫82‬                                         ‫منابع‬
    ‫22‬                                         ‫ضمائم‬


             ‫فناوري نوین‬       ‫نانو تكنولوژي،‬
‫نانو تكنولوژي فناوري جدیدي است كه متام دنیا‬
‫را فراگرفته است و به تعبري دقیقرت "نانو تكنولوژي‬
‫خبشي از آینده نیست بلكه مهه آینده است ".در این‬
‫مقاله بعد از تعریف نانو به بیان دالیل كاربرد ها‬
  ‫و ضرورهتاي توجه به این فناوري اشاره شده است .‬

                       ‫تعریف نانو تكنولوژي‬
‫نانو تكنولوژي،توامنندي تولید مواد،ابزار ها‬
‫و سیستمهاي جدید با در دست گرفنت كنرتل در سطح‬


                           ‫2‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫مولكويل و امتي و استفاده از خواص آهنا درمقیاس‬
                                   ‫نانو می باشد.‬
‫علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش‬
‫وسایل و ساختار هایي كه در كوچكرتین واحد‬
‫دميانسیون ( 222 )نانومرت یا كوچكرت وجود دارند .‬
‫از تعاریف فوق بر مي آید كه نانو تكنولوژي یك‬
‫رشته نیست بلكه رویكرد جدیدي در متام رشته‬
‫هاست .براي نانو تكنولوژي كاربرد هایي را در‬
‫حوزه های خمتلف از غذا، دارو تشخیص پزشكي و‬
‫بیوتكنولوژي تا الكرتونیك، كامپیوتر، ارتباطات،‬
‫محل ونقل، انرژي، حمیط زیست، مواد هوا و فضا و‬
‫امنیت ملي بر مشرده اند : كاربرد هاي وسیع این‬
‫عرصه و پیامد هاي اجتماعي سیاسي و حقوقي آن،این‬
‫فناوري را به عنوان زمینه فرا رشته اي و فرا خبش‬
                                 ‫مطرح منوده است .‬
‫پريامون‬   ‫حتقیقات‬  ‫و‬  ‫ها‬   ‫آزمایش‬    ‫چند‬   ‫هر‬
‫نانوتكنولوژي از ابتداي دهه قرن بیستم به طور‬
‫جدي پیگريي شده اما اثرات حتول آفرین،معجزه آور و‬
‫باور نكردني نانو تكنولوژي در روند حتقیق و‬
‫توسعه باعث گردید كه نظر متامي كشور هاي بزرگ به‬
‫این موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان‬
‫یكي از مهمرتین اولویتهاي حتقیقاتي خویش طي دهه‬
‫اول قرن بیست و یكم حمسوب منایند .به طوریکه ژاپن‬
‫درسال 3222، 223 میلیون دالر و در سال3222، 289‬
‫میلیون دالر هزینه کرده است و آمریکا برای این‬
‫امر در ساهلای 1222-6222 حدود 2/4 بیلیون دالر‬
                              ‫اختصاص داده است .‬
‫استفاده از این فناوري در كلیه علوم باعث‬
‫شده است كه حتقیقات در زمینه نانو به عنوان چالش‬
‫اصلي علمي و صنعيت پیش روي جهانیان باشد . لذا‬
‫حمققني، اساتید و صنعت گران ایراني نیز باید در‬
‫یك بسیج مهگاني، جایگاه و موقعیت خویش را در‬
‫خصوص این موضوع مشخص منایند و حضوري فعال و حيت‬
‫رقابيت در این جایگاه اجياد منایند . براي چنني‬
‫كاري طراحي یك برنامه منسجم فراگري و مهه جانبه‬
                            ‫اجتناب ناپذیر است .‬
‫نانو تکنولوژی دارای سه شاخه نانو فناوری‬
‫خشک، مرطوب،و حماسبه ای است که از نظر کاربردی‬
‫در علوم خمتلف به خصوص در ساخت و تولید مواد‬
     ‫الکرتونیکی-پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.‬

                 ‫تارخيچه نانو در جهان‬


                          ‫3‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫چهل سال پیش ریچارد فیمن متخصص كوانتوم‬
‫نظري و دارنده جایزه نوبل در سخنراني معروف خود‬
‫در سال 9193 با عنوان آن پایني فضاي بسیاري هست‬
‫به بررسي بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت وي در‬
‫آن زمان اظهار داشت اصول فیزیك، تا آجنایي كه من‬
‫توانایي فهمش را دارم، بر خالف امكان ساخنت امت به‬
‫امت چیزها حريف مني زند او فرض را بر این قرار داد‬
‫كه اگر دانشمندان فرا گرفته اند كه چگونه‬
‫ترانزیستورها و دیگر سازه ها را با مقیاس هاي‬
‫كوچك بسازند، پس خواهیم توانست كه آهنا را كوچك و‬
‫كوچكرت مناییم . در واقع آهنا به مرزهاي حقیقي شان‬
‫در لبه هاي نا معلوم كوانتوم نزدیك خواهند بود‬
‫به طوري كه یك امت را در مقابل دیگري به گونه اي‬
‫قرار دهیم كه بتوانیم كوچكرتین حمصول مصنوعي و‬
‫ساختگي ممكن را اجياد مناییم و جای این سوال باقی‬
‫با استفاده از این فرمهاي بسیار‬        ‫می ماند که‬
            ‫كوچك چه وسایلي مي توانیم اجياد كنیم ؟‬

‫فیمن در ذهن خود یك دكرت مولكويل را تصور كرد‬
‫كه صدها بار از یك سلول منحصر به فرد كوچكرت‬
‫خواهد بود و مي تواند به بدن تزریق شود و درون‬
‫بدن براي اجنام كاري یا مطالعه و تایید سالميت‬
‫سلوهلا، اجنام ترمیمي و به طور كلي براي نگهداري‬
‫بدن در سالمت كامل به سري بپردازد .واژه فناوری‬
‫نانو اولین بار توسط نوریوتا ینگوچی استاد علوم‬
‫دانشگاه توکیو مطرح شد .او این واژه را برای‬
‫توصیف ساخت مواد (وسایل)دقیقی که تلورانس ابعادی‬
‫آهنا در حد نانومرت می باشد،به کاربرد . مینسكي‬
‫توانست به تفكرات فیمن قوت ببخشد مینسكي پدر هوش‬
‫درکسلرگروهي از دانشجویان‬        ‫مصنوعي و شاگردش‬
‫كامپیوتر را به صورت اجنمين دور هم مجع كردند . او‬
‫افكار جوانرتها را با یكسري ایده ها كه خودش نانو‬
      ‫تكنولوژي نامگذاري كرده بود مشغول مي داشت .‬
‫درکسلر تنها درجه دكرتي نانو تكنولوژي را در‬
‫سال 3993 ازدانشگاه ‪ MIT‬دریافت داشت او یك پیشرو‬
                      ‫در طرح نانو تكنولوژي است .‬
‫شكوفایي بسیار از فناوریهاي مهم ازمجله‬
‫فناوري اطالعات و بیوتكنولوژي به عنوان دو‬
‫دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون هبره گريي از‬
           ‫نانو تكنولوژي دچار اختالل خواهند شد .‬

                 ‫اصول پایه نانو تكنولوژي‬


                          ‫4‬
                               ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


 ‫نانو تكنولوژي، تكنولوژي سریع و نویين است كه‬
 ‫امكان كار،دست كاري و تولید ابزار، مواد و‬
 ‫ساختار هایي در سطح مولكويل و حيت امتي توسط امت در‬
     ‫ساختارهاي عملكردي در بعد نانومرت را مي دهد .‬
 ‫ما با روشهاي نانو مي توانیم ابزار هاي چند‬
    ‫كاره، خود تنظیم،خود كنرتل و خود ترمیم بسازمي .‬
 ‫واژه نانو از یك كلمه یوناني به معناي" كوچك‬
 ‫یا ریز" مشتق شده است نانو به اندازه بني 3تا 223‬
 ‫نانو مرت مي گویند .طول موج نور مرئي بني 223-222‬
 ‫نانومرت و سلول زنده اندازه اي معادل یك میكرون‬
                               ‫(2223 نانومرت ) دارد.‬


 ‫تا‬    ‫ماكرو‬     ‫از‬     ‫ها‬    ‫جدول (3)مقایسه اندازه‬
                                  ‫مولكول را بیان مي كند :‬

      ‫واژگان‬     ‫اندا‬                                   ‫منونه‬
                         ‫زه‬
‫مولكويل/امتي‬       ‫3/2-1/2‬             ‫باندهاي تك شیمیایي‬
     ‫مولكويل‬       ‫1/2-2/3‬           ‫مولكوهلاي كوچك زئولیت‬
        ‫نانو‬        ‫3-2223‬       ‫نانو مواد غري آيل،‪RNA،DNA‬‬
                      ‫3‬    ‫4‬
       ‫میكرو‬        ‫(‪)MEMs‬كاناهلاي میكرو سیال، 23- 23‬
                             ‫تراشه هاي سیكلون در سلول‬
                                                      ‫زنده‬
      ‫ماكرو‬     ‫از‬      ‫بیش‬                     ‫مواد طبیعي‬
                           ‫3‬
                         ‫23‬
 ‫و‬    ‫علم‬   ‫و‬    ‫تكنولوژي‬        ‫نانو‬       ‫اساس ارتباط‬
                                               ‫تكنولوژي غذا‬

 ‫تكنولوژي‬       ‫نانو‬    ‫و‬    ‫ساینس‬   ‫نانو‬ ‫معناي‬
                                             ‫حقیقي‬
                                              ‫چیست؟‬
 ‫‪ :Nano science‬مطالعه پدیده ها و دست كاري مواد‬
 ‫در مقیاس هاي امتی، مولكويل، ماكرو مولكويل است‬
 ‫جایي كه خصیصه ها تفاوت چشمگريي با مقیاسهاي بزرگ‬
                                            ‫دارند.‬
 ‫‪ :Nano technology‬تكنولوژي است كه به وسیله آن‬
 ‫ما در خواص مولكوهلاي تشكیل دهنده مواد تغیريي‬
 ‫اجياد مي مناییم تا بتوانیم از آهنا در طراحي،‬
 ‫تولید و استفاده از ساختارهاي كاربردي، ابزار ها‬
           ‫و... هبره جوییم (تا هبرت استفاده گردند).‬

                                         ‫معريف‪Introduction‬‬
                                     ‫5‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫امروزه رقابت بازارهاي تكنولوژیكي براي حفظ‬
‫قدرت در صنعت غذا و فراوري غذا امري ضروري است .‬
‫مصرف كننده ها متقاضي حمصوالت معترب (جماز) خوش طعم‬
‫و سهل و ساده هستند . آینده متعلق به حمصوالت،‬
‫فرآوري و فرآورده هاي جدیدي است كه اهداف زیر را‬
                                     ‫دنبال مي كند :‬
‫هببود كارایي حمصول و طوالني شدن عمر ماندگاري‬
           ‫و،تازگي حمصول، هببود كیفیت و اميين غذا .‬

‫نانو تكنولوژي مي تواند براي توسعه مواد در‬
‫اندازه هاي كوچك هبسازي، كنرتل و انتقال حمموله،‬
‫شناسایي آلودگي و ابداع نانو ابزار هایي براي‬
‫زیست شناسي سلويل و مولكويل استفاده شود . نانو‬
‫تكنولوژي شامل ابداع و استفاده از مواد آيل و غري‬
                       ‫آيل در مقیاس نانو مي باشد.‬
‫نانو تكنولوژي نوید مهیا كردن شیوه اي براي‬
‫طراحي نانو مواد داده است و مواد ساخته شده‬
‫سازگار با ویژگي هاي فیزیكي، شیمیایي و بیولوژي‬
‫اند و توسط ساختارهاي مولكويل و دینامیكي‬
‫مشخصي،كنرتل مي گردند . در این تكنیك هاي‬
‫ژن ها دچار‬      ‫بیولوژیكي قبل از تشكیل فرآورده‬
‫تغیري مي شوند . نانو تكنولوژي مي تواند پیشرفت‬
‫هاي آینده را كامل تر و با روش هاي موثر تري و‬
                      ‫به انواع دیگري آماده كند .‬
‫دست كاري پلیمرهاي غذا و جمموعه هاي پلیمري‬
‫باعث هببود كیفیت غذا و سالميت مي گردد . نانو‬
‫تكنولوژي نه تنها مواد با ویژگي جدید اجياد مي‬
‫كند بلكه مواد دیگري با ویژگي هاي خود مجع كن،‬
              ‫خود التیام و نگهداري تولید مي كند.‬

‫مهندسي‬     ‫با‬    ‫تكنولوژي‬   ‫نانو‬   ‫ارتباط‬
                   ‫كشاورزي و سیستم هاي غذایي‬
‫نانو تكنولوژي به عنوان تكنولوژي قدرمتند‬
‫قادر است كه سیستم غذایي و كشاورزي را متحول‬
‫كند .امنیت سیستم غذایي و كشاورزي، درمان بیماري‬
‫زایی با سیستم توزیع دارو و ابزارهاي جدید‬
‫بیولوژیکی مولكويل و امتي (سلويل)،ابزارهاي جدید‬
‫براي شناسایي پاتوژن و حفاظت از حمیط زیست مثاهلاي‬
                 ‫مهمي در رابطه با نانو مي باشند.‬
‫برخي منونه هاي اساسي نانو به عنوان تكنولوژي‬
                        ‫قدرمتند مدرن عبارتند از :‬



                           ‫6‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫تولید،فرآیند و ارسال حمصوالت غذایي كه با‬
‫امنیت بیشرتي تولید شده اند زیرا نانو سنسورها‬
 ‫براي شناسایي پاتوژن و آلودگي پیشرفت كرده است.‬
‫توسعه نانو ابزارهایي، كه امكان ثبت تارخيچه‬
 ‫حمیط،موقعیت و روشهاي ارسال كاال را ثبت مي كند .‬
‫سیستم هایي كه تركیيب از حسگرهاي هومشند اند و‬
‫موقعیت، گزارش، كنرتل از راه دور را با امنیت‬
                  ‫بیشرت و موثرتري اجنام مي دهند .‬
‫امنیت سیستم غذایي و كشاورزي بسیار حائز‬
‫امهیت است، غذاهاي سنيت باید با كنرتل و امنیت‬
                                ‫بیشرتي هتیه گردند.‬

‫نانو تكنولوژي پتانسیل هاي واقعي این سیستم‬
                              ‫ها را حفظ مي كند :‬
‫راندمان تولید حمصوالت وفرآیند هاي غذایي،‬
‫امنیت غذا، و پیامد هاي زیست حمیطي تولید، انبار،‬
‫توزیع هبرت غذا خواهند شد . با این فناوری در‬
‫كشاورزي اگر یك گیاه یا حیوان دچار بیماري شود .‬
‫روزها، هفته ها و ماهها قبل از حضور بیماري توسط‬
‫نشانه هاي ارگانیسم شناسایي شده و از شیوع آن‬
                                 ‫جلوگريي مي كنیم.‬
‫نانو در اندازه اي مشابه ویروس یا ذرات‬
‫شناسایي و ریشه كين سریع‬     ‫بیماري زا عفونت را‬
‫آنرا ممكن میسازد . نانو امكان توزیع سریع دارو‬
‫را قبل از ظهور عالمي ماكرو فراهم مي كند . براي‬
‫مثال این مواد در بدن موجود زنده كاشته مي شوند‬
‫و قبل از بروز تب هشدار داده و مي تواند حضور‬
‫بیماري را شناسایي و اطالع دهند و سیستم توزیع را‬
‫فعال منایند این فناوری هومشند براي سیستم‬
‫بیولوژیكي و بیو اكتیو‪ Bioactive‬مثل دارو،آفت كش،‬
‫مواد مغذي،مواد زیست شناسي، بیو راكتورهاي سلويل،‬
‫‪ ( nutraceutical‬هر ماده غذایي یا به کاررفته در‬
‫اغذیه، که با خود مزایاي پزشکي و سالميت- مثل‬
‫جلوگريي یا درمان بیماريها - را به مهراه داشته‬
‫باشد. انواع خمتلف این حمصوالت عبارتند از: غذاهاي‬
‫جداشده، مکملهاي رژميي و افزودنيهاي ویژه اغذیه‬
‫مهندسي ژنتیکيشده، حمصوالت گیاهي، و غذاهاي‬
‫فرآوريشده مهچون حبوبات، سوپها و نوشیدنيها )پیش‬
                                   ‫بیين شده اند .‬

‫ابزارهاي جدید بیولوژیكي - مولكويل، سلويل‬
‫براي‬       ‫ویژه‬    ‫هاي‬     ‫طراحي‬    ‫نیازمند‬
‫جداسازي،شناسایي،سنجش خواص مولكوهلاست و این‬

                          ‫7‬
                       ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫امكان پذیر است كه با نانو پیشرفت وسیعي در‬
‫حتقیقات كشاورزي، علوم وتكنولوژي تولید مثل،‬
‫تبدیل تفاله هاي غذا و كشاورزي به انرژي و دیگر‬
‫‪ By product‬از طریق‬                            ‫حمصوالت‬
‫نانوبیو پروسسهاي آنزمياتیكي، ممانعت و درمان‬
‫بیماري در گیاه و حیوان، نانو موادهایی با مشخصه‬
‫هاي جدید به عنوان كشف مهمي در شناسایي پاتوژن و‬
‫آلودگي، مواد خود ترمیم و كاربردهاي متعدد آهنا‬
                      ‫در كشاورزي امكان پذیر است .‬
‫بسته بندي غذا در ظروف خود ترمیم مي تواند‬
‫غذا را از آلودگي میكروبي حفظ كند و نگهداري،‬
‫انبار،توزیع غذا را راحرت مناید . حفاظت هاي زیست‬
‫حمیطي از طریق كاهش و تبدیل مواد كشاورزي به‬
‫حمصوالت ارزمشند از طریق نانو راحرت است .طراحي و‬
‫توسعه نانو كاتالیست كه روغن هاي نباتي را به‬
‫سوختهاي با منشا زیسيت ‪ Bio-based‬و حالهلاي صنعيت‬
‫‪( Biodegradable‬توسط میكروهبا متالشي مي شوند) تبدیل‬
‫می کنند هببود یافته است . چنني روشهایي نانو را‬
‫قدرمتند تر مي كند . حفاظت هاي زیست حمیط از طریق‬
‫مدیریت مكان و حمیط خارجي زمینه ایست كه نانو مي‬
‫تواند مفید باشد . قبل از مصرف كاهو براي ساالد،‬
‫سیب زمیين براي سرخ كردن،بروكلي و نان گندم داغ،‬
‫مي‬               ‫بر حمیط تاثري داشته و از حمیط تاثري‬
‫پذیرند . این تاثريات بر روي زمان مطلوب رشد‬
‫حمصوالت،آبیاري، حاصل خیزي و برداشت موثر خواهند‬
                                              ‫بود .‬
‫حمصوالت كشاورزي باید در برابر هجوم حیوانات‬
‫وحشي، علف هرز، حشرات، آفات، پاتوژن ها و آب و‬
‫هواي غري قابل پیش بیين حمافظت شوند . برسیهاي دقیق‬
‫روزانه یا شناسایي مسائلي كه سالمت حمصول را به‬
‫خطر مي اندازد و میزان نیاز به آفت كش را كاهش‬
‫مي دهد باید اجنام شوند . مدیریت آفت تلفیقي،زمان‬
‫نیاز به آفت كش را شناسایي و بدین روش میزان‬
‫نیاز به آن را كاهش مي دهد این روش معروف‬
‫به"‪ "Scouting‬هبرتین زمان برداشت حصول را شناسایي‬
‫آلودگي‬     ‫ازنظر‬     ‫را‬    ‫حمصول‬  ‫سالميت‬   ‫و‬   ‫كرده‬
‫شیمیایي،میكروبي حفظ مي كند . در میان كاربردهاي‬
‫نانو تكنولوژي مي توان به بیوسنتز و بیو پروسس‬
‫مواد شیمیایي جدید حمصوالت دارویي،شكسنت بلوك هاي‬
‫ساختمان زیست شناسي و مواد سنتزي،سیستم هاي‬
‫بیولوژیكي مصنوعي واكنش هاي ‪ Biodegradable‬براي‬
‫گیاهان مغذي و حفاظت در برابر حشرات،هبسازي‬
‫در‬     ‫ژن‬    ‫و‬     ‫دارو‬    ‫ژنتیك،توزیع‬     ‫(هبنژادي)‬

                            ‫8‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫حیوانات،جمموعه هایي براي سنجش ‪ DNA‬اشاره‬
‫كرد.(مطالب فوق مفهوم كلي كاربرد نانو بر سیستم‬
                             ‫غذا و كشاورزي است).‬
‫در دستهبندي مسایل نانویي مهچنان مسائل‬
‫حل نشده بسیاري وجود دارد. اما شاخه هاي زیر اساس‬
                       ‫نانوتكنولوژي را تشكیل ميدهند:‬
                     ‫‪ ‬نانو مواد، بیو مواد‬
                            ‫‪ ‬نانو لوله ها‬
                ‫‪ ‬نانو كامپوزیت،نانوكپسول‬
              ‫‪ ‬نانو سنسورها و بیوسنسورها‬
                   ‫‪ ‬نانو فیلرت، نانو ماشني‬


              ‫عناصر پایه در فناوری نانو‬
‫تفاوت اصلی فناوری نانو با سایر فناوری ها‬
‫در مقیاس مواد و ساختارهایی که در این فناوری‬
          ‫مورد استفاده قرار می گیرند ، مي باشد.‬
‫البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست‬
‫بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار‬
‫می گیرند، خصوصیات ذاتی آهنا از قبیل رنگ،‬
‫استحکام، مقاومت و خوردگی و... تغییر می کند در‬
‫حقیقت تفاوت این فناوری با سایر فناوریها به‬
‫عناصر پایه آن بر می گردد این عناصر مهان عناصر‬
‫خواصي متفاوت با‬    ‫نانو مقیاسی هستند كه داراي‬
‫مقیاس ماكروشان مي باشند.اولین و مهمرتین عنصر‬
‫پایه، نانو ذرات هستند.منظور از نانو ذرات،‬
‫ذراتی در ابعاد نانومرتی در هر سه بعد می باشند .‬
‫نانو ذرات می توانند از مواد خمتلفی تشکیل شده‬
        ‫باشند مانند نانو ذرات فلزی، سرامیکی...‬
‫عنصر پایه بعدی نانو لوله کربنی است این‬
‫عنصر در سال 3993 کشف شد و در حقیقت لوله هایی‬
‫از گرافیت می باشند . اگر صفحات گرافیت را‬
‫پیچیده و به شکل لوله در آوریم به نانو لوله های‬
‫اندازه های‬       ‫کربنی می رسیم .این لوله ها در‬
‫هستند و می توانند تک دیواره یا چند‬       ‫متفاوت‬
‫دیواره باشند این لوله ها خواص بسیار جالبی‬
‫دارند که منجر به ایجاد کاربرد های قابل توجهی‬
                                ‫از آهنا می شود .‬
‫سومین عنصر پایه نانو کپسول است .مهان طوری‬
‫که از اسم آن مشخص است کپسوهلایی هستند که قطر‬
‫نانو مرتی دارند و میتوان مواد مورد نظر را در‬
‫درون آن کپسوله کرد ساهلاست که نانو کپسول ها در‬
‫طبیعت تولید میشوند مولکول هایی موسوم به‬
                         ‫9‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫فسفولیپیدها که یک سر آهنا آبگریز و سر دیگر آهنا‬
‫آب دوست است که وقتی در حمیط آبی قرار میگیرند‬
‫خود به خود کپسول هایی را تشکیل می دهند، که‬
‫قسمت های آبگریز مولکول در درون آهنا واقع می شود‬
‫و از متاس با آب ممانعت میشود، حالت برعکس این‬
‫مورد قابل توجه است البته عناصر پایه گوناگون و‬
                     ‫متنوع دیگری نیز وجود دارد.‬

‫نانو مواد و کاربردهای‬          ‫نانو بیو مواد،‬
                                             ‫آهنا‬
‫نانو مواد به مواد ساخته شده از طریق نانو‬
‫تکنولوژی یا به صورت طبیعی (مثل خاک) اطالق می‬
                                           ‫گردد.‬
‫این مواد قادرند، که فعل و انفعاالت شیمیایی‬
‫کاتالیزوها را کنرتل کنند این مواد ترکیبی از‬
‫اندازه های خمتلف هستند. نانو مواد باعث آلودگی‬
‫به حتقیقات بیشرتی‬   ‫آب و هوا می شوند اما نیاز‬
                                           ‫دارد.‬
‫مواد جدیدی هستند که مي‬      ‫نانو بیو مواد،‬
‫توانند موانع فرآیند های قبلی را بشکند و هنایتا‬
‫کاربردهایی با منافع بالقوه جهانی را تولید‬
‫کنند . مواد در مقیاس نانو یعنی موادی که ویژگی‬
‫هایشان در سطح کمرت از میکرو و یا نانو قابل کنرتل‬
                                           ‫است .‬


‫نانو بیو مواد به خاطر اندازه کوچکشان مورد‬
‫توجه اند از مجله کاربردهای آنان می توان به‬
                           ‫موارد زیر اشاره کرد :‬
‫‪ ‬این مواد به داخل سلول نفوذ می کنند و باعث‬
                         ‫اثر خبشی بیشرت دارو می شوند .‬
         ‫‪ ‬در پاکسازی حمیط زیست استفاده می شوند.‬
           ‫‪ ‬برای افزودن رنگ و طعم دخلواه به غذا‬
‫براي افزودن میکرو نوترینت های حساس به‬           ‫‪‬‬
            ‫حرارت و ‪PH‬مثل بتاکاروتن اسید چرب امگا 4‬
‫، رسوبات 2 ظرفیتی‬          ‫‪ ‬کالکیت ها ‪Cochleat‬‬
‫فسفولیپیدی پایدار از مواد طبیعی هستند و در برابر‬
‫عوامل حمیطی مقاوم اند و می توانند برای کپسوله کردن‬
‫و انتقال بسیاری از مواد فعال زیستی مثل ترکیباتی که‬
‫به سختی در آب حل می شوند، داروهای پروتئنی، پپتیدی،‬
‫مواد مغذی حساس به حرارت و ‪ PH‬و شرایط نا مساعد حمیطی‬
                                       ‫استفاده شوند.‬


                          ‫01‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫‪ ‬حفظ سالمت غذا (نانو ذرات با چسبندگی خاص خود‬
‫قادرند به صورت برگشت پذیر به برخی از انواع باکرتیها‬
‫متصل شوند و مانع آلوده کردن میزبان توسط آهنا شوند.)‬
‫برای اینکه سیستم انتقال غذا موثر باشد‬
‫ترکیبات فعال کپسوله کننده باید به مکان مشخصی‬
‫برسند، و غلظتشان در سطح مناسب باشد و برای مدت‬
‫زمان طوالنی ثابت باشند و از جتزیه نا هبنگام آهنا‬
‫جلوگیری کنند .نانو ذرات توانایی بیشرتی در‬
‫كپسوله کردن و آزاد سازی مواد نسبت به سیستم های‬
‫قدیمی تر دارند و به خصوص به خاطر اندازه کوچشان‬
‫می توانند به طور مستقیم وارد سیستم گردش خون‬
                                           ‫شوند.‬

                               ‫نانولوله ها‬
‫قویرتین فیربهای شناخته شده اند صدها برابر‬
‫قویرت از استیل هستند و جایگزین مناسب سرامیک‬
‫در دستگاه های‬     ‫معمولی، آلومینیوم، حتی فلزات‬
‫صنعتی تولید غذا هستند . ساخت غشا با استفاده از‬
‫نانو لوله ها، پتانسیل استفاده در سیستم غذایی‬
‫را دارد . از این غشا ها برای جداسازی مولکوهلای‬
        ‫زیستی مثل پروتئین می توان استفاده کرد .‬
‫اهداف‬    ‫برای‬  ‫باریک‬   ‫بسیار‬   ‫غشاهای‬   ‫مهچنین‬
‫آنالیزی به عنوان خبشی از یک سنسور، برای تشخیص‬
‫مولکولی آنزیم ها و آنتی بادی ها و پروتئین های‬
‫خمتلف هستند . در حال حاضر با حتقیقات اجنام شده‬
‫هنوز انتخاب پذیری و بازده غشا در صنایع غذایی‬
‫مطلوب نیست و بسیار گران است . اما در آینده‬
‫برای جداسازی مولکوهلای زیستی ارزمشند مثل پروتئین‬
‫ها، پپتیدها، ویتامین و مواد معدنی استفاده می‬
‫شوند . این مواد در هتیه غذاهای تقویتی و یا مکمل‬
‫های دارویی و رژیمی کاربرد دارند . با استفاده‬
‫پروتئین ها،لیپید ها و یا‬     ‫از اتصال موادی مثل‬
‫لوله‬    ‫نانو‬    ‫خارجی‬   ‫دیواره‬    ‫به‬       ‫آنزیم‬
                      ‫پپتیدی،بیوسنسور می سازند.‬

                         ‫نانو کامپوزیت ها‬
‫جایگزین خوبی برای بطریهای نوشیدنی هستند .‬
‫استفاده از پالستیک برای ساخت بطری سبب فساد و‬
‫تغییر طعم نوشیدنی می شود . براي مثال نانو‬
‫تشکیل شده‬   ‫کامپوزیت ها، مي توان نانو كامپوزیت‬
‫را بیان‬   ‫از نشاسته سیب زمینی و کلسیم کربنات‬
‫كرد .این فوم، مقاومت خوبی به حرارت دارد سبک و‬
‫زیست ختریب است و برای بسته بندی مواد غذایی‬

                         ‫11‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫استفاده می شود . خاک های کریستالی طبیعی مثل‬
‫مواد آتشفشانی به عنوان یک ماده افزودنی در‬
‫در‬    ‫تولید کامپوزیت ها هستند و به میزان 4-1%‬
‫هتیه نانو كامپوزیت ها از این ماده اضافه می‬
‫شود .از این ماده موادی سبکرت، قویرت و مقاومرت به‬
‫حرارت نسبت به پالستیک تولید می کنند و خواص‬
‫ممانعت کنندگی هبرت در برابر اکسیژن، دی اکسید‬
‫رطوبت و مواد فرار دارد . این خواص برای‬     ‫کربن،‬
‫بسته بندی مواد غذایی بسیار مفید است و زمان‬
‫ماندگاری مواد غذایی مثل گوشت های فرآیندی،‬
‫پنیر،آرد قنادی، غالت و غذاهای کنسرو شده را‬
                                 ‫افزایش می دهد .‬

                                ‫نانو کپسول‬
‫نانو ذراتی هستند که دارای یک پوسته و فضای‬
‫خالی داخل آن جهت قرار گرفنت و محل مواد مورد نظر‬
‫مي باشند .فسفولیپید ها با یک سر آب دوست و یک‬
‫سر آب گریز تشكیل کپسول می دهند که سر آب دوست‬
‫آن بیرون و سر آب گریز مولکول در درون آن قرار‬
‫می گیرند . از پلیمرهایی مثل لیپید و پروتئین می‬
      ‫توان برای ساخت نانو کپسول استفاده کرد .‬


‫نانو تکنولوژی برای توزیع حتت کنرتل و‬
                            ‫سیستم کپسولی‬
‫توانایی طراحی مواد در سطح مولکولی، امتی‬
‫برای تاثیردر صنعت غذا از طریق توسعه روکش ها،‬
‫پوشش ها و آزاد سازی ابزار بسته بندی جدید مي‬
‫باشد. روکش های جدید با پلیمر های ترکیبی با حمیط‬
                                   ‫سازگار هستند.‬
‫سطوح ‪ Bio-compatible‬پیشرفته برای پزشکی یا‬
‫دارو سازی منجر به ظهور سطوح یا روکش های مقاوم‬
‫و از تشکیل بیو فیلم و چسبیدن باکرتی‬      ‫شده است‬
‫جلوگیری می کند. نانو تکنولوژی امکان هتیه‬
‫ابزارهایی برای تاثیر گذاری بیشرت و موثر تر مواد‬
‫غذایی برای رسیدن به نقاط خاصی در بدن را تشدید‬
‫می کند مهچنین دانشمندان برای قرار گرفنت مواد‬
      ‫مغذی، طعم، رنگ در کپسول در حال حتقیق اند .‬
‫سیستم توزیع چند ترکیبی (حالله) توسعه پیدا‬
‫توزیع ترکیبات فعال را‬      ‫کرده است . این سیستم‬
‫اجنام داده و عموما مواد را به صورت یکباره مثل‬
‫ترکیبات حملول در آب و چربی حل نکرده بلکه به‬
‫صورت متناوب این عمل را اجنام می دهد . هببود ثبات‬

                         ‫21‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫و در دسرتس بودن طیف وسیعی از مواد مغذی و دیگر‬
‫ترکیبات، کنرتل ویژگی آزاد شده و طوالنی تر شدن‬
‫زمان ماندگاری در حفره دهانی(احساس طعم دهانی )‬
                   ‫از ویژگی این سیستم مي باشد.‬
‫این سیستم شامل ترکیبات نانو کره ای جامد‬
‫آب گریز و با قطری حدود 32/2تا 1/2 میکرون است‬
‫زمانی که کره ها با آب دهان (بزاق) متاس پیدا می‬
‫کنند حل مي شوند و سایر صمغ های طبیعی و غیره‬
‫پوشیده مي گردند . اینها می توانند با چسبیدن به‬
‫غشای بیولوژیکی مثل غشای موکوسی حفره دهانی‬
‫برای مدت طوالنی تري حفظ شوند نانو کره ها می‬
‫توانند ترکیبات معینی را در ساختار خود و در‬
‫نقاط خاص و مشخصی نگه داشته تا امکان دسرتسی مواد‬
‫را بیشرت منایند .مهچنین این سیستم با تشدید آب‬
‫گریزی موادی که حاللیت باالیی در آب دارند مثل‬
‫ویتامین ‪ C‬امکان دسرتسی این مواد را بیشرت مي‬
                                          ‫كنند.‬

              ‫مزایای متعدد سیستم کپسولی‬

‫‪ ‬راحتی کنرتل، این روش مایعات فرار را به پودر‬




              ‫تبدیل کرده که بتوان راحرت کنرتل شوند.‬
‫‪ ‬هبسازی ثبات، این روش برای ترکیبات خاص فعال مثل‬
‫طعم ها که با سایر ترکیبات مواد غذایی واکنش می‬
‫دهند استفاده می شود و به این مواد عمر ماندگاری‬
                                   ‫باالتری می دهند .‬

                         ‫31‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫‪ ‬حفاظت در برابر اکسیداسیون، میکرو کره ها سطح‬
‫روغنی کمرت از 1/2% داشته و در حجم باالیی نسبت به‬
‫به وسیله ‪ Spray Drier‬خشک شده‬     ‫صمغ عربی و نشاسته‬
                                                ‫اند.‬
‫‪ ‬نگهداری ترکیبات فرار شبکه حساس به رطوبت،‬
‫مواد با فراریت باال را در خود حفظ کرده و با گذشت‬
                    ‫زمان کاهش طعم در حمصول کمرت است.‬
‫‪ ‬پوششهای طعم، طعم های ناخواسته می توانند توسط‬
      ‫مولکوهلای فعال و سطح موکوس دهانی پوشیده شوند.‬
‫‪ ‬آزاد شدن کنرتل شده رطوبت، میکرو کره ها در آب‬
‫دهان حل شده و ترکیبات فرار طعم را آزاد می کنند‬
     ‫بنابراین اثر بسیار زیاد طعم را ایجاد می کنند.‬
‫‪ ‬گرمای آزاد شده، نانو کره های آب گریز به دما‬
‫حساسند و ترکیبات فعال و طعم ها را در دمای معین‬
                                      ‫آزاد می کنند .‬
‫‪ ‬انتشار متناوب ترکیبات چند فعاله، تغییر ویژگی‬
‫طعم، احساس ارگانولپتیکی طوالنی و پایدار از مجله‬
                             ‫مزایای این سیستم است .‬

‫کاربرد بیشرت نانو کره ها در حمصوالت نانوایی،‬
‫مخیر های منجمد ، گوشت فرآوری، غذاهای مغذی و...‬
                     ‫بسیاری از حمصوالت غذایی است.‬

                                  ‫نانوسنسورها‬
‫نانو سنسورها براي شناسایي آلودگي و پاتوژن‬
                            ‫و نانو ابزارهاي مرتبط‬
‫امروزه سنسورها اطالعات زیادي راجع به حرارت،‬
‫دما، آب و هوا، موقعیت آب و هوایي، زمني، محل و‬
‫نقل دریایي و آلوده كننده هاي شیمیایي فراهم‬
                                             ‫ميكنند.‬
‫ارگانیسم هاي بیولوژیكي قادر به شناسایي حمیط‬
‫زیست هستند. در زندگي ارگانیسم ها سنسورها از‬
      ‫ابعاد ماكرو تا میكرو و نانو فعالیت دارند.‬
‫در نانو تكنولوژي سنسورها حساسیت شان زیاد‬
‫شده و زمان عكس العمل كاهش پیدا كرده است. تصور‬
‫كنید یك نانو سنسور بیو آنالیتیكال ميتواند یك‬
‫ذره كوچك ویروس را قبل از تكثري ویروس و قبل از‬
         ‫بروز عالمي، در گیاه و حیوان شناسایي كند.‬
‫پاتوژن،‬    ‫شناسایي‬   ‫‪:(bioanalytical‬‬ ‫)‪biosensor‬‬
‫آلودگي، ویژگي حمیطي (روشين، تاریكي، گرمي، سردي،‬
 ‫خشكي و تري) فلزات سنگني و مواد آلرژيزا ميباشد.‬
‫ازویژگي نانوسنسورها می توان به موارد زیر‬
‫كه به سرعت ميتواند مواد خارجي و‬           ‫اشاره کرد‬
                           ‫41‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫ویروس را شناسایي كنند، كوچك، قابل محل، داراي‬
‫عكس العمل سریع در مقدار كم، قابل اطمینان،‬
                    ‫دقیق، مقاوم و مستحكم هستند.‬
‫برنامه حتقیقاتي در زمینه نانوسنسورها بر دو‬
                               ‫مبنا استوار است:‬
‫3)سیستم تشخیص گسرتش پاتوژن، مواد مغذي،‬
                                    ‫آلوده كننده‬
        ‫2)هببود مكانیسم سنسورها در مقیاس نانو‬
‫‪ ‬سیستم شناسایي (پاتوژن، كمبود مواد مغذي و‬
                                       ‫آلوده كننده)‬
‫بازیابي‬    ‫هببود‬ ‫منونه،‬  ‫(بازیابي)‬   ‫بازیافت‬
‫نانوسیستمها از تركیبات خاص براي مثال (آب، خاك،‬
                        ‫گیاه، حیوان و ...) است.‬
‫شناسایي پاتوژن: هببود روشهاي واقعي شناسایي‬
‫پاتوژن، گزارش موقعیت، تلفیق نانوتكنولوژي و‬
‫سیستم هاي میكرو الكرتو مكانیكي )‪ (MEMs‬ارتباطهاي‬
‫‪ ،wireless‬طراحي تراشههاي بیولوژیكي- مولكويل براي‬
          ‫امنیت سنسورها در مقیاس نانو مي باشد.‬

            ‫‪ ‬هببود مكانیسم سنسورها در مقیاس نانو‬
‫حتقیقات در زمینه نانو سنسورهایي كه پاتوژن و‬
‫مواد شیمیایي را گرفتار منایند در حال اجنام مي‬
‫باشد .چنني روشهاي مدرن تثبیت، بر اساس متدهاي‬
‫گرفتاركردن (گريانداخنت) شیمیایي، بیولوژیكي و‬
‫الكرتیكي است تا روشهاي نویين براي تشخیص پاتوژن‬
‫شناسایي شود وحتقیقاتي در زمینه نانو بیو مواد،‬
   ‫نانو لولههاي كربين، پلیمري مولكويل اجنام گردد.‬
‫نانو تكنولوژي با ساخت نانوسنسورها ما را‬
‫قادر خواهد ساخت كه بتوانیم بسیاري از پارامرت ها‬
‫را با دقت بیشرتي ارزیابي كنیم. نانو سنسورها‬
‫كاربردهاي بسیاري در سه حوزه نانوتكنولوژي‬
 ‫(پزشكي، كشاورزي و صنایع غذایي) دارند كه شامل:‬
‫الف) آشكار سازي عوامل و كمیتهاي شیمیایي و‬
                                        ‫بیولوژیكي‬
‫ب) سیستم هاي كنرتيل قابل محل و نقل براي حفظ‬
‫اميين حمصوالت كشاورزي و غذایي در انبار، محل و نقل،‬
                                         ‫و انتقال‬
‫براي‬    ‫نانوسنسورها‬   ‫تركیيب‬  ‫هاي‬   ‫سیستم‬   ‫ج)‬
‫اندازهگريي، گزارش دهي و كنرتل هومشند گیاهان یا‬
                                             ‫دامها‬
‫د) بیو سنسورهاي دقیق تر براي شناسایي‬
                                           ‫پروتئني‬


                         ‫51‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫هـ) آشكارسازي عوامل بیماري زا حيت در‬
‫شكافهاي بسیار ریز(نانوسنسورها به علت كوچك بودن‬
‫مي توانند حيت به شكافهاي ریز نفوذ پیدا كنند) با‬
‫نانو سنسور و بسته بندي هومشند مشكالت اساسي صنعت‬
‫غذا كاهش ميیابد (و فاصله بزرگي كه بني‬
‫تولیدكننده، فرآیندگر و مصرفكننده اجياد شده از‬
                                        ‫بني ميرود).‬
‫مصرف كننده بایسيت گوشت را به‬            ‫امروزه،‬
‫اندازه اي بپزد تا مطمئن شود كه پاتوژن آن از‬
‫بني رفته است در حايل كه به زودي گوشت ها از خود‬
‫حمافظت كرده و صنایع ميتوانند اميين مناسيب با هباي‬
         ‫پرداخيت را فراهم كنند و سود بسیار بربند.‬
‫مواد هومشند، مواد واكنشي هستند كه در تركیب‬
‫با حسگرها و حتریك كنندهها و شاید هم كامپیوترها‬
‫به شرایط و تغیريات حمیطي پاسخ مناسب ميدهند.‬
‫پلیمرهاي هومشند دستهاي از این مواد هستند. از‬
‫این پلیمرها ميتوان در ساخت مواد بسته بندي جدید‬
‫براي حمصوالت غذایي استفاده كرد. این مواد‬
‫میتوانند به مصرف كننده هشدار بدهند كه غذا یا‬
‫حمصول كشاورزي فاسد شده است. صدها یا هزاران نانو‬
‫مواد ميتوانند در داخل یك نانوسنسور قرارگريند.‬
‫این نانو مواد ميتوانند با رنگهاي شب مناي متفاوت‬
‫یا به صورت متناوب بدون مواد مغناطیسي تولید‬
‫شوند و ميتوانند به صورت انتخابي خودشان را به‬
‫هر تعداد پاتوژن غذا متصل منایند. ( در حال حاضر‬
‫با استفاده از نور مادون قرمز و مواد مغناطیسي‬
                          ‫این كار را اجنام ميدهند)‬

‫پتانسیل نانو سنسورها و حتقیقات در صنعت‬
                            ‫کشاورزی و غذا‬
                             ‫در کمرت از 1 سال‬
‫حسگرهاي پیوسته و ‪ Remote‬حمصوالت کشاورزی را‬
     ‫در طی تولید در حمیط های خمتلف قرار مي دهند.‬
‫مهندسی اسید نوکلئیك، سیگنال های شناسایی‬
              ‫پاتوژن و آلودگی را تقویت می کند.‬
‫بیو سنورهای آزمایشگاهی بسیار سریعي برای‬
‫شناسایی پاتوژن در مزرعه (پاتوژن ویروسی و مواد‬
                ‫شیمیا یی و ...) ساخته مي شوند.‬
‫بیو سنورهای آزمایشگاهی بسیار سریعي برای‬
‫پروتئین و تغییر ژنتیکی اگا نیسم‬          ‫شناسایی‬
                         ‫(‪ )GMO's‬ساخته مي شوند.‬

                                ‫بین 1 تا 13 سال‬

                           ‫61‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫‪ ‬افزایش حساسیت ابزار ها برای کنرتل ایمنی غذا،‬
‫کنرتل حمصوالت و عوامل زیست حمیطی كه منجر به افزایش‬
                                 ‫ارزش غذایی مي گردد.‬
‫توکسین و آلودگی در‬      ‫‪ ‬شناسایی و کنرتل پاتوژن،‬
‫(نقاط حبرانی ) اجنام‬        ‫سراسر زجنیره فرآیند غذا‬
                                            ‫خواهد شد.‬
‫‪ ‬عکس العمل سریع در سیستم کشاورزی از طریق سیستم‬
                  ‫سنسورهای خارجی (از تولید به مصرف)‬
‫‪ ‬هببود ابزار برای داروهای دامپزشکی (تشخیص،‬
                           ‫مداوا،جلوگیری از بیماری)‬
‫‪ ‬سنسورهای قابل محل برای شناسایی پاتوژن، ویروس،‬
‫مواد شیمیایی،پروتئین،تغییر ژنتیکی ارگانیسم در‬
                      ‫فرایند تولید غذا در سطح مزرعه‬
                       ‫‪ ‬هببود سنسورهای یکبار مصرف‬
‫‪ ‬محایت از مصرف کننده، هببود کیفیت غذا از طریق‬
                               ‫هبسازی مواد مغذی و غذا‬
‫‪ ‬بررسی مواد خود ترمیم از اسید چرب خود مونتاژ،‬
‫و‬    ‫پوشش دهنده‬    ‫تعدیل سطوح (شیوه پالمسا)، خصوصیت‬
‫اصالح کننده مواد کشاورزی و بسته بندی برای هبسازی‬
    ‫بسته بندی مواد غذایی و ممانعت از آلودگی میکروبی‬
‫‪ ‬کیت های کوچک شناسایی پاتوژن، دستگاه هاي كوچك‬
‫برای انبار غله، اتاقک های انبار‬           ‫کنرتل کننده‬
          ‫خوراک، ردیاهبایی بر پایه پروتئین و میکروب‬
‫‪ ‬سنسور های ‪( Biodegradable‬كه توسط میکروب متالشی می‬
‫شوند) كه اندازه گیری رطوبت و دما ی غذای انبار شده‬
                                       ‫را اجنام میدهد.‬
‫‪ ‬سنسور هایی‪ Biodegradable‬که پارامرتهای فیزیکی،‬
‫بیولوژیکی را برای حمصوالت و برخی از غذاهای فرآیند‬
                               ‫شده اندازه می گیرند .‬
‫ابزار های‬     ‫بر مبنای اسید نوکلئیک،‬       ‫‪ ‬مهندسی‬
‫نانو الکرتیکی که از ترکیب خبش آلی و غیر آلی هستند و‬
‫برای نگهداری و شناسایی سیستم کشاورزی و غذایی‬
                                    ‫استفاده می شوند.‬
‫در‬     ‫آهنا‬    ‫کاربرد‬       ‫و‬     ‫نانوفیلرتها‬
                                    ‫بیوتکنولوژی‬
‫فیلرت ها بر اساس اندازه منافذشان دسته بندی‬
‫می شوند و بر این اساس به میکرو فیلرتها، آلرتا‬
‫فیلرت ها و نانو فیلرت ها طبقه بندی می شوند .‬
‫نانو فیلرتاسیون در اصل فیلرتاسیون با فشار پایین‬
‫تر از امسز معکوس است. بنابراین قیمت متام شده‬
‫نانوفیلرتها و انرژی مصرفی کمرت است. نانو فیلرتها‬
‫عالوه بر بازیابی عناصری مثل منک و کلسیم از آب‬
‫قادر به بازیابی ویروسها و باکرتی ها نیز می‬
                          ‫71‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫باشند. بنابراین می توانند در رفع آلودگی آب های‬
‫و آهبای کشاورزی استفاده‬      ‫ذخیره، نوشیدنی انسان‬
‫شوند. مهچنین تغلیظ عوامل بیولوژیکی موجود در هوا‬
‫و آب و جتزیه آئروسل از جریاهنای هوا و پاتوژن‬
‫(نانو فیلرتها میتوانند به فیلرتاسیون سریع خون‬
‫کمک فراوانی کنند. در حال حاضر مسمومیت خونی یکی‬
‫از مشکالت جدی در جهان است و خطر عفونت در واحد‬
‫هایی که نیاز به مراقبت شدیدتری دارند بیشرت مي‬
‫باشد چون مریض ها آسیب پذیرترند. اگر مسمومیت‬
‫خونی اتفاق بیافتد باید هرچه سریعرت خون از عامل‬
              ‫مسمومیت پاک شود.) را اجنام مي دهند.‬
‫برای تشخیص، بایسيت عامل عفونت پالمسا و‬
‫از هم جدا شوند تا عامل عفونت‬            ‫اندوتوکسین‬
‫شناسایی شود با استفاده از نانوفیلرتها می توان‬
‫در یک مرحله پالمسا و اندوتوکسین را جدا کرده و‬
       ‫عامل مسمومیت شناسایی شده و خون متیز گردد.‬
‫عالوه بر این نانو فیلرتها می توانند در‬
‫جداسازی بیوتکنولوژی باکرتی، ویروس و اسید‬
‫جذب پروتئین و اسید‬          ‫نوکلئیک، تصفیه ‪،DNA‬‬
‫‪،batch‬‬    ‫کشت‬    ‫برای‬   ‫سوبسرتها‬    ‫ها،‬    ‫نوکلئیک‬
‫آلرتافیلرتاسیون حمصوالت آشامیدنی و غذایی و اسرتلیزه‬
‫کردن سرم های پزشکی و سیاالت بیولوژیکی استفاده‬
                                             ‫شوند.‬

‫نانو فیلرت سلولزی طبق ویژگی های زیر هبسازی‬
                                     ‫شده اند :‬

‫‪ ‬انتقال موثر تر و بیشرت ویروس و باکرتی (بیش از‬
                                            ‫9999/99%)‬
‫‪ ‬قدرت جریانی چندین برابر، با نفوذتر از فیلرت‬
                                   ‫های غشایی دارند.‬
‫‪ ‬ظرفیت بیشرت برای ذرات و گرفتگی کمرت توسط نانو‬
‫ظرفیت با افزایش ضخامت‬      ‫ذرات یا نانو کلوئیدها،‬
                                 ‫فیلرت بیشرت می شود .‬
‫در حالی که‬    ‫‪ ‬نقطه معیوبی مقاومرت و ترمیم گر،‬
              ‫چنین عملی در فیلرت غشایی وجود ندارد .‬
‫‪ ‬فلزات سنگین حملول را توسط تبادل یونی جدا می‬
                                                ‫کنند‬
‫‪ ‬فیلرتاسیون نانو ذرات و میکرون هایی که حاوی‬
                         ‫ایزوتوپ های پرتوزا هستند.‬
‫‪ ‬نانو فیلرتها جهت رفع آلودگی از سطوح سوربانت‬
‫یکی از عوامل فعال فاضالب که برای سطوح به کار می‬


                           ‫81‬
                     ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫رود، استفاده مي شود و پس از آن عوامل بیولوژیکی‬
                   ‫چسبیده شده را مجع آوری می کند.‬


                 ‫ماشین های نانو تکنولوژی‬
‫برخی از کارشناسان مفهوم ساخت و تولید‬
‫مولکولی را که در آن اشیا امت به امت یا مولکول به‬
‫مولکول ساخته می شوند را ابداع کرده اند. با‬
‫استفاده از این روش و بلوک های سازنده می توان‬
‫ماشین مولکولی را تولید کرد . این ماشین مولکولی‬
‫با عنوان نانوروبات از آن یاد می شود کاربرد های‬
‫متعددی دارند .از مجله کاربردهای نانو روبات ها‬
‫می توان به ثبت برخی پارامرتهای مهم فیزیکی یا‬
‫بیولوژیکی برای حمافظت مواد غذایی یا حمصوالت‬
‫کشاورزی اشاره کرد. مهچنین با استفاده از آهنا می‬
‫توان سالمت حمصول یا دام را به طور مرتب بررسی‬
                                            ‫منود.‬
‫عناوین زیر به عنوان قسمتهای مهم صنعت غذا و‬
                          ‫کشاورزی مطرح می باشند:‬
                                   ‫میکرو سیال‬
‫سیاهلا در اندازه ماکرو در زندگی بشر استفاده‬
‫می شوند .در مقیاس میکرو کاناهلای میکرو، سیاالت‬
‫را جا به جا می کنند و امکان کنرتل دقیق مواد به‬
‫حمیط زیست و سلوهلای ظریف میکروسکوپی را می دهند .‬
‫در مقیاس میکروسکوپی به نظر می رسد که میکرو‬
‫کاناهلا برای جابه جایی مواد ویسکوز مثل مالس‬
‫استفاده می شوند. زمانی که دو یا چند کانال‬
‫میکرو سیال به جوی واحدی ملحق می شوند خملوط نشده‬
‫و این ویژگی جریان ملینار است سلوهلای زنده امکان‬
‫استفاده از جریان ملینار را می دهند .میکروسیاهلا‬
‫برای تشخیص بیماری،دستکاری ‪،DNA‬فرآیند تنظیم و‬
                      ‫کنرتل غذا استفاده می شوند .‬

                               ‫نانو بیو پروسس‬
‫از فرآیند های بیولوژیکی طبیعی‬    ‫بیو پروسس‬
‫برای ایجاد ترکیبات مطلوب از مواد خام معین مثل‬
‫مواد کمپوست (کود) از فضوالت حیوانی و گیاهی در‬
‫نانو پروسس از ردیاب های مولکولی(کاوشگر) یا‬
‫ابزار هایی که امکان تشخیص سریع میکروب موجود در‬
           ‫مواد خام را می دهد استفاده می كند .‬
             ‫نانو سنسور های بیو آنالیزی‬
‫با استفاده از این سنسورها شناسایی مقادیر‬
‫بسیار کم آلودگی شیمیایی،ویروس، باکرتی در سیستم‬
                          ‫91‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫کشاورزی و غذایی امکان پذیر است . این سنسورها‬
    ‫به عنوان خبش هاي بیولوژیکی استفاده می شوند.‬
                           ‫سطوح بیو سلکتیو‬
‫سطوحی هستند که بیشرتین فعل و انفعال شیمیایی‬
‫و بیو لوژیکی در آن اتفاق می افتد . این سطوح‬
‫توانایی تشکیل باند یا نگهداری ارگانیسم خاص یا‬
‫مولکول را تقویت یا تضعیف می کنند . این سطوح‬
‫بیوسنسورها، ردیاب ها،‬        ‫برای هببود و هبسازي‬
‫کاتالیزورها، واسطه گرهای زیستی و توانایی‬
‫جداسازی یا خالص منودن ترکیب های بیو مولکولی مثل‬
       ‫فرآیند و بسته بندی غذا حائز امهیت هستند.‬

             ‫بسته بندی نانو ‪Nano packaging‬‬
‫امروزه بسته بندی غذا به خصوص بر روی کنرتل و‬
‫تنظیم متمرکز شده است . بسته بندی با استفاده‬
‫می‬    ‫ازنانو موادی به نام هومشند اجنام شده که‬
‫توانند نسبت به شرایط حمیطی پاسخ دهند و خود را‬
‫ترمیم منایند و مصرف کننده را نسبت به آلودگی یا‬
                        ‫حضور پاتوژن آگاه منایند .‬
‫بسته بندی های هومشند در صنایع غذایی به حمض‬
‫شروع فساد در ماده غذایی در داخل بسته ، از خود‬
‫ماده نگهدارنده آزاد کرده و تغییرات دمایی،ترشح‬
‫رطوبت ومایعات را از ماده غذایی داخل بسته تشخیص‬
‫داده و به مصرف کننده اعالم می کنند . فیلم‬
‫پالستیکی شفافی به نام دورتان که حاوی نانو مواد‬
‫رسی است این ماده در سراسر پالستیک پراکنده است‬
‫و قادر است که اکسیژن، دی اکسید کربن و رطوبت‬
‫را برای حفظ گوشت و سایر غذاها بلوکه کند . این‬
‫ماده می تواند پالستیک های روشن تر مقام تر و‬
‫مقاوم به حرارت ایجاد مناید . پژوهشگران بر روی‬
‫بطریهای پالستیکی برای بسته بندی آجبو در حال حتقیق‬
‫اند . این مواد عمر ماندگاری شش ماهه به آب جو‬
‫خواهند داد . با استفاده از نانو آکرها می توان‬
‫پالستیکی تولید کرد که عمر ماندگاری آب جو را تا‬
                          ‫حدود 63 ماه افزایش دهد.‬
‫شرکت کداک از بسته بندی اکتیو که اکسیژن را‬
‫برای حفظ کیفیت و تازگی غذا جذب می کند استفاده‬
‫کرده است .مهچنین شركت کرافت از بسته بندی حاوی‬
‫سنسور به نام ‪ Electronic Tongue‬استفاده می کند این‬
‫بسته بندی تا حد )‪ PPT(part per trillion‬را شناسایی و‬
‫از تغییرات رنگ و آغاز فساد غذا مصرف کننده را‬
                                     ‫آگاه می سازد .‬

                           ‫02‬
                       ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


     ‫کاربرد های نانو در صنعت بسته بندی‬
‫‪ ‬فرآیند تولید پالستیک آنتی باکرتیال برای ظروف‬
‫نوشیدنی و غذایی با استفاده از نانو پودرهای آنتی‬
                                               ‫باکرتیایی‬
‫‪ ‬فیلم های مورد استفاده برای مواد غذایی که‬
‫حداقل یک الیه کوپلی آمیدی از 23 تا2223 ‪ ppm‬نانو‬
                                    ‫مواد پخش شده باشد.‬
       ‫‪ ‬ظروف غذا و نوشیدنی خود سرد کن ‪Self-cooling‬‬
‫‪ ‬مواد پلی الفین که از تلفیق ذرات نانو فاز‬
‫تشکیل شده است . بسته بندی ملینت برای مواد سیال مثل‬
‫شیر، آب میوه به مهراه یک الیه پلی الفین که از ذرات‬
‫رسی در اندازه نانو با خاصیت مقاومت به گاز تشکیل‬
                                               ‫شده است.‬
‫از کاربردهاي دیگر نانو در صنعت غذا، برچسب‬
‫گذاری و پایش مواد غذایی است به گونه ای برچسب‬
‫ها طراحی شده اند، که از فاصله بسیار دور قابل‬
‫اسکن بوده و صندوق دار در فروشگاه می تواند در‬
‫یک حلظه متام خرید مشرتی و تاریخ مصرف حمصوالت را‬
                                         ‫کنرتل مناید.‬
‫بسته بندی هومشند منجر به طوالنی شدن عمر‬
‫ماندگاری حمصول می شود . نانو کپسوهلا در سس های‬
‫گوجه یا کلوچه های شکالتی به هببود ایمنی حمصول کمک‬
‫می کنند . برخی شرکتها بسته بندی هومشندی را‬
‫طراحی کرده اند که می تواند برای جلوگیری از‬
‫پوکی استخوان مولکوهلای کلسیم آزاد منایند.مهچنین‬
‫نوشیدنیهای فاقد طعمی طراحی شده است که حاوی‬
                 ‫صدها طعم در نانو کپسوهلا می باشند.‬


                      ‫غذاهاي نانو ‪Nano Food‬‬
‫از دیگر كاربرد هاي نانو تكنولوژي در صنایع‬
‫غذایي، غذاهاي مولكويل است . برپایه پیشرفت هایي‬
‫كه در چندین سال آینده این علم خواهد داشت، نانو‬
‫رباطها قادر خواهند بود كه از كربن، هیدروژن،‬
‫اكسیژن موجود در آب یا هوا براي انسان غذا تولید‬
‫كنند به گونه اي كه دیگر براي تولید غذا نیازي‬
‫به مزارع كشاورزي و دامپروري خنواهد بود . غذاهاي‬
‫مولكويل مي توانند در داخل گردش خون به حركت در‬
‫آمده و عروق را از بقایاي چربي پاك كنند و‬
‫پاتوژن ها را بكشند . مهچنني برخي شركتها غذا هاي‬
‫هومشندي را طراحي كرده اند كه با توجه به شخصیت‬
‫مصرف كننده رنگ، طعم و مواد مغذي آن تغیري مي‬
‫كند . ماكروویوهاي خانگي مي توانند رنگ، طعم،‬
                           ‫12‬
                      ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


‫غلظت، بافت انتخابي را آزاد منایند . در عوض‬
‫برداشت غالت، گوشت براي تامني كربو هیدرات و‬
‫پروتئني ‪ Nanobots‬مي توانند استیك یا آرد را از‬
               ‫امتهاي موجود در هوا تامني منایند .‬
‫مهندسي مولكويل قادر است كه رشد را بدون‬
‫حمدودیت خاك، مزرعه، دانه و كشاورز اجنام دهند و‬
‫دنیاي بدون قحطي را فراهم منایند.نانو ماشینها‬
‫مي توانند مقدار ناحمدودي غذا را از طریق سنتز در‬
‫سطح امتي اجياد و گرسنگي را از بني بربند . تولید‬
‫غذا در سطح مولكويل بیشرت یك هدف جاه طلبانه نانو‬
‫اند كه راندمان‬       ‫تكنولوژي است و آهنا مدعي‬
‫كشاورزي باال رفته و حمتواي مواد مغذي غذاها زیاد‬
              ‫شده و عوامل آلرژي زا حذف مي شود .‬

                                   ‫نتیجه گريي‬
‫در این مقاله فرصتهاي روشين از نانوتكنولوژي‬
‫در صنعت غذا ارایه شده است .برخي از كاربردهاي‬
‫پیش بیين شده ما را سریعرت به هدف مي رساند اگرچه‬
‫با پیشرفت علوم در ابتدا، نوآوري تكنولوژیكي را‬
‫مني توان پیش بیين كرد اما درصنعت فعلي نقطه عطفي‬
‫حمسوب مي گردد و مي توان امیدوار بود كه با‬
‫پیشرفت در نانوتكنولوژي مي توان توانایي هاي‬
  ‫جدیدي را فرا گرفت و اهداف خاصي را دنبال كرد .‬
‫نانوتكنولوژي بیش از 143 كاربرد در صنعت غذا‬
‫دارد و این مقدار مهچنان رو به فزوني است. معموال‬
‫نانوتكنولوژي به عنوان روشي مدرن براي دست كاري‬
‫مواد قابل توجه است و این ویژگي نوین علم مواد،‬
‫درصنعت غذا تاثري گذار است و حال جاي این پرسش‬
‫است كه آیا صنعت غذا مي تواند از پیشرفت علم‬
‫مواد هنایت استفاده را بربد و به متامي اهداف بیان‬
‫شده برسد یا نه؟ آیا افزودن نانو مواد به غذا‬
                    ‫سالميت را هتدید مي كند یا نه ؟‬
‫نانو مواد با متامي جذابیت هاي گفته شده اما‬
‫هبر حال داراي مضراتي است و فرضیه هایي براي جنبه‬
‫هاي منفي آن مطرح است . یكي از این فرضیه‬
‫ها،فرضیه ‪ Gray Goo‬است كه بر این اساس استوار‬
‫خارج از‬    ‫است كه نانو امسبلرها ممكن است زماني‬
‫كنرتل انسان در آیند و در نتیجه آن سیاره و هر‬
‫موجود زنده دیگر موجود در ان به توده جرمي‬
‫یكنواخت اما كامال بدون استفاده از ذرات و اشیا‬
‫تبدیل كند .‪ Gray Goo‬فرضیه نانوامسبلرهاي خودكار‬
‫و غبار خاكسرتي رنگ یا توده لزج خاكسرتي رنگ است و‬
                    ‫از مجله معایب نانو مي باشد.‬

                          ‫22‬
                          ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬




                                             ‫واژه نامه‬

     1) Adsoption surface area; surface area calculated from an
adsorption method, e.g. BET
     2) Carbon nanotube; Two types of nanotube exist: the single-
walled carbon nanotubes, so called ‘buckytubes’, and multilayer
carbon nanotubes. Both consist of graphite carbon and typically have
an internal diameter of 5nm and an external diameter of 10nm. Many
applications are envisaged: space and aircraft manufacture,
automobiles, and construction. Multilayer carbon nanotubes are in
commercial use. Buckytubes are some way off commercial
production
      3)Gray goo; or Grey Goo - destructive nanobots [AKA: "gray
dust"]. opposite of Blue Goo. See Star Trek scenario. Vast legions of
destructive nanites. Typically, created by accident. Left unchecked,
they will basically convert everthing they contact into more of
themselves, or consume and digest it for energy. Either way, its
pretty much bad news. The debate rages on. Check out the first
technical analysis of gray goo ever published, in April 2000, by
Robert A. Freitas Jr. Also - Self-replicating (von Neumann)
nanomachines spreading uncontrolably, building copies of
themselves using all available material. This is a commonly
mentioned nanotechnology disaster scenario, although it is rather
unlikely due to energy constraints and elemental abundances. More
probable disaster scenarios are the green goo, golden goo, red goo,
khaki goo scenarios. As a protection blue goo has been proposed

     4) MEMs; Micro Electro Mechanical System

     5) Nanobots; a molecular – sized robotic device.
     6) Nanocomposite; Polymer/inorganic nanocomposites are
composed of two or more physically distinct components(e.g. metals,
ceramics, polymers and biological materials) with one or
moreaverage dimensions smaller than 100nm. From the structural
point of view, therole of inorganic filler, usually as particles or fibres,
                                23
                        ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬


is to provide intrinsicstrength and stiffness while the polymer matrix
can adhere to and bind the inorganiccomponent so that forces
applied to the composite are transmitted evenly tothe filler. The
material’s properties, e.g. hardness, transparency, porosityare altered.
The polymer matrix can also protect the surface of the fillerfrom
damage and keep the particle apart to hinder crack propagation.
Aside fromall these intrinsic physical properties of the components,
nanocompositematerials can achieve much better properties than just
the sum of its componentsas a result of interfacial interaction
between the matrix and fillerparticles. It’s the nature and degree of
such interactions that play apivotal role on the characteristics of
resulted nanocomposites such as solubility,optical properties,
electrical and mechanical aspects, etc.
      7) Nanocor; Central part of a nanoparticle (or coated) in a
dissimilar nano material.

     8) Nanophase; discrete phase, within a material, which is at the
nanoscale
     9) Nutraceutical; Anysubstance that is a food or a part of a
food and provides medical or healthbenefits, including the
prevention and treatment of disease. Such productsmay range from
isolated nutrients, dietary supplements and specific diets to
geneticallyengineered designer foods, herbal products, and
processed foods such ascereals, soups and beverages.




                                                  ‫منابع‬
                               24
                                   ‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬



‫1) جهانشاهي، محسن 1311، دسته بندي كاربردي فناوري نانو در شاخه بيوتكنولوژي قابل دسترسي‬
                                                         http://www.irannano.org ‫در سايت‬
     2) Huang.T, Chen.W, Geng.T, Gomez.R, Bashir.R, 2003,
Fundamentals on nanotechnology relationship to food science
&technology, lorre purdue university.
     3) Morris.J.V, 2005, Is nanotechnology going to change the future of
food technology?, available online http://www.foodtech-international.com.
     4) Shefer.A, 2005, The application of nanotechnology in food
industry, New jersey, USA. available online             http://www.foodtech-
international.com.
     5) Mararu.J.C, Haung.Q and other … , 2005, Nanotechnology: a new
frontier in food science, AgroFOOD industry hi-tech Vol 16 - No. 6

     6) Elamin.A, 2005, Nanotechnology research directed at food industry,
available on line. http://www.foodnavigator.com/
     7) Scott.N, Chen.H, 2003, Nanoscale science & engineering for
agriculture & food system , Cornell University.
     8) Wolfe.J, 2005, Safer and guilt-free nano foods, NewYork.
     9) Shefer.A and Shefer.S, 2003, Nutraceutical and beverages. US
patent application No;20030152359 .




                                          25
‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬




    ‫62‬
‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬




    ‫72‬
‫نقش فناوری نانو در صنایع غذایی‬




    ‫82‬

								
To top