تلفن ۰۲۱-۸۸۸۴۸۵۴۷   ۰۲۱-۸۸۳۱۷۰۳۳

کاربرد نانو تکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی

۱۲ مهر ۱۳۹۶ مقالات
کاربرد نانو تکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی

کاربرد نانو تکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی

موضوع اصلی کاربرد نانو تکنولوژی مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانوفناوری فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی – عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک – از خود نشان می دهند.

نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون فیزیک کاربردی، مهندسی مواد، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود.

نانوفناوری می‌تواند به عنوان ادامه دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد نانو تکنولوژی از دیدگاه صنایع غذایی نانو تکنولوژی یک افق عمیق علمی با قدرت بالا در تولید محصولات و روش های جدید فرآوری است.

مفاهیم نانو تکنولوژی چهارچوبی منطقی را برای توسعه درک واکنش ها و رفتار خود آرایی اجزای غذایی در مقیاس کوچک ایجاد می کند این موضوع در ساختمان ، رئولوژی و خصوصیات زیست فعالی مواد غذایی در مقیاس بزرگ اثر دارد.

پیشرفت در فرایندهای تولید نانو ساختارها و نانو مواد با خصوصیات فرمولی مناسب احتمال تولید نانو ذرات پایدار با قابلیت کاربرد در صنایع غذا و صنایع وابسته را فراهم می سازد. نانو تکنولوژی در ارتباط با نگهداری و مخصوصا بسته بندی مواد غذایی کاربرد زیادی دارد و در برخی از موارد دستاوردهای نانو در عمل بکار گرفته شده است.

کاربرد نانو تکنولوژی در کشاورزی

کاربرد نانو تکنولوژی هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.

رابطه میان فناوری نانو وعلوم کشاورزی در زمینه های زیر قابل بررسی است:

– نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم های تغذیه ای

– ایجاد سیستم های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی

– خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی

– بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی

از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت کش ها و سموم سریعترین و ارزان ترین روش برای واکنش به یک وضیت اضطراری است.

مصرف بی رویه آفت کش ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می کند.

مهمترین سوال در زمینه استفاده از آفت کش ها این است که: چقدر از این سموم استفاده کنیم؟

استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می تواند راه حل مناسبی باشد. این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار میگیرند.

برچسب نشانی یک کد مولکولی است که بر روی بسته نصب شده و به بسته اجازه میدهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود. این ناقلین در ابعاد نانو همچنین دارای خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود.

دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثر دارو باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد.

همه ما میدانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است. بیماری های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام ها شناسایی می شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند به همین خاطر با سریعترین اقدام ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می رود.

در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر میرسد.

نکته :

نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند.

این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند.

بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند. ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل ۴۸ ساعت زمان برای تشخیص نیاز است.

استفاده از نانوحسگرهای زیستی در بسته های غذایی نیز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذایی می توانند هشدار دهنده باشند.

از دیگر کاربرد نانو تکنولوژی در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک های جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است. در تولید این پلاستیک ها از فناوری نانو ذرات استفاده شده است.

اکسیژن مسئله سازترین عامل در بسته بندی مواد غذایی است زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد غذایی و همچنین تغییر رنگ آنها میشود. در این پلاستیک جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می شوند.

به بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می شود. به همین خاطر مواد غذایی در این بسته ها تازگی خود را بیشتر حفظ می کنند.

نکته :

با طولانی کردن مسیر حرکت مولکولهای اکسیژن، مواد غذایی دیرتر فاسد می شوند.

فناوری نانو با استفاده از فرایندهای طبیعی زیستی، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقیمانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آنها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد.

به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از ۲۵% الیاف به ضایعات تبدیل می شوند. در دانشگاه کرنل در آمریکا روشی تحت عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع شده که با استفاده از این روش از ضایعات پنبه محصولاتی مانند کلافهای پنبه و نخ البته با کیفیت پایین تر تولید میکنند.

دانشمندان علوم پلیمر از این روش برای تولید نانو فیبرها از سلولز که۹۰%الیاف پنبه را تشکیل می دهد استفاده کرده اند و الیافی کمتر از ۱۰۰ نانومتر تولید کرده اند که ۱۰۰۰ بار کوچکتر از الیاف فعلی است.

یکی از کاربردهایی که برای این الیاف ریز سلولزی بیان شده جذب آفت کش ها و کودهای شیمیایی از محیط برای جلوگیری از ورود آنها به اکوسیستم و رها کردن مجدد این مواد در محیط در مواقع مورد نیاز است.

از دیگر محصولات فناوری نانو، نانو کاتالیزورها هستند که قابلیت تبدیل روغن های گیاهی به سوخت را جهت ایجاد منابع جدید انرژی دارند.

پیشرفت در زمینه علوم گیاهی، کشاورزی و صنایع غذایی رابطه مستقیمی با پیشرفت در تحقیقات زیست شناسی سلولی و مولکولی دارد. تولید ابزارهای جدید تحول شگرفی در تحقیقات سلولی و مولکولی ایجاد کرده است.

امروزه میکروسکوپ هایی که قابلیت ایجاد مشاهده در مقیاس نانو را دارند در توسعه علوم زیستی نقش مهمی را ایفا می کنند. دیگر اثرات نانو تکنولوژی در کشاورزی

نکته :

کاربرد نانو تکنولوژی اثرات زیادی بر روی کشاورزی و صنعت تولید غذا داشته است. این علم قادر است کفایت تولیدات کشاورزی را افزایش دهد، اثرات مثبت و دلخواه غذاهای کاربردی را بهبود بخشد، و بسته بندی مناسب که حاوی سنسورهای نانو بوده و قادر به شناسایی بیماری زاها و آلودگیها می باشد را عرضه کند.

در ایالات متحده آمریکا ، نانوتکنولوژی یکی از مهمترین اولویتهای تحقیقاتی است. این علم تاثیرات معنی داری روی اقتصاد و نیز بهبود استانداردهای زندگی دارد. پیش بینی می شود که نانوتکنولوژی نقش اساسی در زندگی روزانه انسان داشته باشد.

نانوتکنولوژی علمی است که با اجزاء بسیار کوچک سروکار دارد. ۱۰۰-۱ نانومتر ، اندازه محصولات جدیدی است که فرآوری یا تولید می شوند، هر نانومتر ، یک بیلیونیم متر می باشد (حدود یک میلیونیم ته سوزن).

هر جزء نانومتر از سلول زنده کوچکتر می باشد و فقط با میکروسکوپ بسیار قوی قابل رویت است. نانوتکنولوژی چند دهه است که به وجودآمده اما در حال حاضر به عنوان یک تکنولوژی جدید بسیار نوید بخش می باشد.

محصولات نانو اغلب در دسترس مشتریان هستند. مثل توپهای تنیس، کرمهای ضدآفتاب ، لوازم آرایشی – بهداشتی، مواد دندانی و داروئی . بعضی از محصولات نانو احتمالا با کشاورزی و غذا مرتبط می باشند. بسیاری از کمپانی های موادغذایی در حال تحقیق بر روی نانوتکنولوژی هستند و تلاش می کنند غذاهایی سالمتر ، مغذی تر با طعم بهتر و با دسترسی راحت تر به مصرف کننده عرضه نمایند.

پروژه های نانوتکنولوژی در حوزه کشاورزی و غذا عبارتند از :

۱-کاربرد نانو تکنولوژی قادر به شناسایی حشره کش ها، کودها و سایر مواد بیولوژیکی مهم در مرحله نهایی کنترل کیفی محصولات کشاورزی می باشد.

۲- حذف چالش بین مواد زائد حاصل از کشاورزی- صنایع غذایی و محیط زیست از دیگر حوزه های قابل توجه کاربرد این تکنولوژی می باشد. مثلا استفاده از نانوکریستالها برای حذف مواد زاید موادغذایی، صنایع شیمیایی، سوختهای بیو و انرژی و یا استخراج بیوپلیمرها از محصولات کشاورزی به روش نانو

۳- کاربرد نانو تکنولوژی در پایش مواد مغذی ، داروها، حشره کش ها، آفت کش¬ها، انواع کود، واکسن ها در موادغذایی، بدن انسان و حیوان، در میان گیاهان، حشرات، میکروارگانیسم ها، خاک و محیط زیست.

رخدادهای مهم کاربرد نانو تکنولوژی در پژوهش های تغذیه

تامین انرژی و مواد مغذی، هنوز هدف اصلی تحقیقات تغذیه ای می¬باشد، به خصوص در کشورهایی که دستیابی کافی به مواد غذایی تضمین نشده است. غنی سازی مواد خوراکی به اصلاح کمبود موادمغذی کمک می کند و مشخص شده است که غنی سازی غذاهای پایه مردم که گران هم نیستند، روش موفقی است. اما غنی سازی به روشی که در کشورهای پیشرفته دنیا متداول است (موادمغذی را اضافه می کنند) بدون انتقاد نیست.

به عبارت دیگر، دستیابی تقریبا در حدمطلوب به مواد غذایی در محصولاتی که موادمغذی بیشتری را تامین می کنند، افزایش یافته است و به توسعه غذاهای کاربردی که دارای خواص پیش برنده سلامت هستند، منجر می شود.

در میان بیشتر جوامع ، پروبیوتیک ها و پربیوتیک ها، هردو تاثیرات مثبتی روی میزبان میکروفلور، فیتواسترول، بهبود لیپیدهای سرم و کاهش خطر بیماریهای قلبی- عروقی دارند.

اسیدهای چرب W3 اثرات مفیدی روی سیستم قلبی- عروقی و سیستم التهابی و نیز میکرونوترینها و ترکیبات گیاهی با خواص آنتی بیوتیکی دارد. در واقع بسیاری از غذاها خواص کاربردی دارند. نظیر: میوه، سبزیها، دانه های کامل غلات و آجیل (مغزهای درختی و دانه ها).

اخیرا تمرکز تحقیقات تغذیه ای روی واکنش های متقابل بین رژیم غذایی و ژن ها معطوف شده است.

در حال حاضر نوتروژنوبیک و نوتروژنتیک دو راهکار مختلف به منظور کشف عوامل تغذیه ای و غیرتغذیه ای موثر بر ژنها ، اثر ژنها روی متابولیسم مواد مغذی و اجزاء خوراکی شامل تفاوتهای فردی بالقوه در نیازهای تغذیه ای جزء مباحث مورد بحث می باشد.

این پیشرفتها به سایر موضوعات مربوط به تحقیقات تغذیه ای اضافه شده که گستره¬ای وسیع روی سلامت و بهبودی ایجاد می کند. دانشمندان اعلام کردند استفاده از نانوتکنولوژی در صنایع غذایی هیچ اثر سوئی برای سلامت انسان نداشته و می تواند با ایجاد بهبود در سیستم هاضمه به سلامت افراد نیز کمک کند.

توجه :

دانشمندان هلندی بر این باورند غذاهای تولید شده کاربرد نانو تکنولوژی از سلامت کامل برخوردار بوده و قدرت جذب مواد غذایی را در بدن انسان به میزان موثری افزایش خواهد داد.

به گفته دانشمندان استفاده از غذاهایی که به واسطه این تکنولوژی فراهم آمده اند به دلیل ذهنیت متفاوت افراد از نانوتکنولوژی و ذرات نانو و تاثیرات احتمالی این نوع غذاها با استقبال چندانی مواجه نمی شود.

با این حال نانوتکنولوژی به راحتی قادر است با تغییر ساختارغذاها، مواد غذایی سالم و تاثیرگذاری را برای بدن انسان آماده کرده و از میزان عوامل نامناسب و آزار دهنده موجود در غذا بکاهد. در نهایت ساختارهای نانو ذرات موجود در غذاها تحت تاثیر سیستم هاضمه از بین می روند و در نتیجه هیچ ذره نانویی در بدن انسان باقی نخواهد ماند.

همچنین در حال حاضر دانشمندان اروپایی موفق به تولید نانو ساختارهایی شده اند که می تواند مواد مغذی را به مناطق خاصی از بدن هدایت کرده و تاثیر گذاری این مواد را بر روی اعضای بدن انسان افزایش دهند.

با این حال برخی از کاربردهای نانو در صنایع غذایی همچنان جدال بر انگیز است. برای مثال مواد فلزی به ویژی ذرات نقره و نانو ذرات در بسته بندیهای که به منظور جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی به صورتی گسترده مورد استفاده قرار می گیرند می توانند به داخل غذا راه یابند که وجود این ذرات می تواند مشکلاتی را برای سلامتی انسان به وجود آورد.

دانشمندان معتقدند با وجود فوائد اثبات شده نانو ذرات در صنعت غذایی، قبل از استفاده انبوه از این مواد باید تحقیقات گسترده ای در رابطه با تاثیرات آن به عمل آید.

 

بتا کاروتن چیست؟

بتاکاروتن ماده ای است که مرحله قبل از ویتامین آ را تشکیل می دهد. طبیعتا این مواد خصوصا در میوه جات و سبزیجات مانند اسفناج، گوجه، هویج و گل کلم یافت می شوند. ویتامین آ روی پوست، موها و چشمان اثرات مثبت می گذارد و نیز بر رشد، تکامل استخوان و تولید مثل.

بتا کاروتن در کجا کاربرد دارد؟ در آب میوه، بتاکاروتن به عنوان مواد رنگ افزا و به عنوان ویتامین های اضافه کاربرد دارند.

تکنولوژی نانو: با نانو تکنولوژی امروزه امکان آن است که بتا کاروتن به مقدار واحدهای خیلی کم منشعب شوند. این امر باعث می شود که به آسانی بتا کاروتن را با آب میوه مخلوط کرد.

نقش نانوتکنولوژی در این رابطه چیست؟ در این رابطه بتا کاروتن در کپسول قرار می گیرد و این امکان را بوجود می اورد تا در آب حل شود.

مزایا: بتاکاروتن در آب بهتر حل می شود، جذب بهتر بتاکاروتن در جسم انسان، طولانی شدن نگهداری آب میوه ها.

معایب: کارشناسان هنوز در مورد تاثیرات ذرات نانو بر سلامتی انسانها اطلاعات کافی کسب نکرده اند.

برچسب ها

آیا مقاله برای شما مفید بود؟ آن را با دوستان خود به اشتراک بزارید