چرا از فناوری نانو استفاده می‌شود؟
فناوری نانو، فرصت جدیدی برای توسعه و اعمال ساختارها، مواد و یا سیستم‌های نوین با خواص منحصر به فرد در صنایع غذایی، کشاورزی و پزشکی ارائه داده است. استفاده از فناوری نانو ضمن تضمین پذیرش خواص عملکردی بهبودیافته غذا توسط مصرف‌کنندگان، می‌تواند تفاوت بسیاری در کیفیت و ایمنی غذا و همچنین سلامت مواد غذایی ایجاد نماید.
نانومواد برخلاف مواد متعارف هستند. اندازه کوچک آن‌ها (کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر) و نسبت سطح به حجم زیاد آن‌ها، موجب ایجاد خواص فیزیکوشیمیایی جدیدی در ارتباط با حلالیت، استحکام، نفوذپذیری، سمیت و ترمودینامیک در آن‌ها شده است. بسیاری از این مواد شامل عناصر ضروری، بی‌ضرر و پایدار در دما و فشار بالا هستند.
فناوری نانو و صنایع غذایی
ویژگی‌های منحصر به فرد نانومواد با انتقال بافت، رنگ و ظاهر جدید، کیفیت حسی مواد غذایی را افزایش می‌دهند. کاربرد فناوری نانو در مواد غذایی را می‌توان به دو گروه دسته‌بندی کرد؛ اجزا و عناصر مواد غذایی با ساختار نانو و نانوسنجش مواد غذایی. گروه اجزا و عناصر مواد غذایی با ساختار نانو، فرآوری و بسته‌بندی مواد غذایی را شامل می‌شود و افزودنی‌ها را نیز در بر می‌گیرد که حامل انتقال هوشمند مواد مغذی و عوامل ضد میکروبی هستند. نانوسنجش مواد غذایی به دستیابی به کیفیت و ایمنی بهتر غذا کمک می‌کند.
نانوکپسوله‌سازی کیفیت حسی غذا
کیفیت حسی غذا (برای مثال بو، عطر و طعم) بر میزان مصرف تأثیر می‌گذارد و بنابراین بسیار مهم است. با این حال، کنترل و تثبیت کیفیت حسی، به ویژه در طول فرآیند تولید و ذخیره‌سازی مواد غذایی می‌تواند دشوار باشد.
کپسوله کردن عطر و طعم پیش از استفاده در غذا، می‌تواند بر این مشکل غلبه کند و کیفیت حسی غذا را تثبیت نماید. نانوکپسوله‌سازی ممکن است مهم‌ترین فناوری در علم مواد غذایی باشد که قادر به کنترل انتشار طعم‌ها و محافظت از تخریب مزه‌ها در طول فرآوری و ذخیره‌سازی است. بزاق می‌تواند نانوکپسول‌ها را با اطمینان از تحویل در زمان و مقدار دلخواه فعال کند تا طعم‌ها به صورت یکباره و یا به تدریج آزاد شوند.
این روش همچنین یک سیستم تحویل هدفمند برای افزایش فراهمی زیستی ترکیبات زیست فعال مانند ویتامین‌ها، لیپیدها و فلاونوئیدها ارائه می‌دهد. این ترکیبات برای زنده ماندن تلاش می‌کنند در محیط بسیار اسیدی معده، تحت تجزیه آنزیم‌ها قرار نگیرند. نانوحامل‌ها از ترکیبات زیست فعال محفاظت می‌کنند، مساحت سطح را افزایش می‌دهند و حلالیت و فراهمی زیستی این ترکیبات را بهبود می‌بخشند.
با این حال، سیستمی که می‌تواند بدون دخالت در بافت و طعم غذا به راحتی در آن گنجانده شود باید انتخاب شود. اندازه ذره مهم است؛ باید بتواند ترکیب فعال را دقیقاً به هدف تحویل دهد، از در دسترس بودن هدف در زمان صحیح و میزان معین اطمینان حاصل کند و به اندازه کافی کارآمد باشد تا ترکیب فعال را برای دوره‌های طولانی حفظ نماید.
نانوکپسوله‌سازی با کند کردن روند تخریب، ماندگاری مواد غذایی را بهبود می‌بخشد. به عنوان مثال، نانوپوشش‌های خوراکی علاوه بر ایجاد رنگ، طعم، خاصیت آنتی‌اکسیدانی و عوامل ضد قهوه‌ای شدن، می‌توانند باعث ایجاد مانعی در برابر رطوبت و تبادل گاز شوند. این امر موجب می‌شود که ماندگاری غذاهای تولیدی حتی پس از باز شدن نیز افزایش یابد.
نانوحسگرها و بسته‌بندی
بسته‌بندی نقش مهمی در تازه نگهداشتن غذای ما دارد. فناوری نانو، مکانیسم‌های محفاظت از غذا را بهبود می‌بخشد و تضمین می‌کند که غذا برای خوردن ایمن است و ماندگاری آن افزایش می‌یابد. مواد مورد استفاده در بسته‌بندی، علاوه بر استحکام و تجزیه‌پذیری‌زیستی باید در برابر گاز و رطوبت نفوذ ناپذیر باشند. از نانوکامپوزیت‌ها و نانولمینیت‌ها در بسته‌بندی استفاده می‌شود تا مانعی در برابر شوک‌های حرارتی و مکانیکی شدید ایجاد نمایند و ماندگاری مواد غذایی را افزایش دهند.
بسته‌بندی فعال یا هوشمند مبتنی بر نانو با توانایی مشاوره در زمینه ایمنی مواد غذایی، استحکام بیشتر و ویژگی‌های محافظتی بهبودیافته را ارائه می‌دهد.
از نانوحسگرها می‌توان در بسته‌بندی‌های هوشمند برای شناسایی سریع، حساس و قابل اعتماد میکروب‌ها، عوامل بیماری‌زا، مواد شیمیایی مضر و آفت‌کش‌ها استفاده کرد. به عنوان مثال، کرفت فودز (Kraft Foods) یک نانوحسگر بسیار حساس تولید کرده است که گازهای آزاد شده توسط غذا را تشخیص می‌دهد. در این حسگر یک نوار با تغییر رنگ، به صورت یک نشانگر بصری واضح، تازگی مواد غذایی را نشان می‌دهد.
استفاده از فناوری نانو در مواد غذایی در برابر ایمنی مواد غذایی
استفاده از فناوری نانو در غذاها و بسته‌بندی مواد غذایی مزایای زیادی دارد که بسیاری از کاربردهای آن هنوز محقق نشده است. پژوهشگران در حالی که تلاش می‌کنند ارزش غذایی محصول نهایی را حفظ نمایند، راه‌های جدیدی برای افزایش کیفیت غذا یافته‌اند.
با این حال، در میان نگرانی‌های فزاینده در مورد کیفیت غذا و سلامت این محصولات، نگرانی‌هایی در زمینه ایمنی عمومی و محیط‌زیست نیز وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد. ویژگی‌های ناشناخته نانومواد می‌تواند تهدیدهای غیرقابل‌پیش‌بینی ایجاد نماید، نگرانی اصلی، انتقال این مواد از بسته‌بندی و تجمع زیستی آن‌ها در بدن انسان است.
در حالی که قانون مواد غذایی به منظور تنظیم مسائل مربوط به سلامت مصرف‌کننده بکار گرفته می‌شود، این نگرانی‌ها را می‌توان با آزمون‌های استاندارد برای کاهش نگرانی‌های مصرف‌کنندگان و بهبود پذیرش چنین غذاهایی برطرف کرد.