فناوری نانو با بررسی محصولات غذایی در سطوح مختلف از جمله تولید، فرآوری و بسته‌بندی مواد غذایی، روش‌های جدیدی ارائه می‌دهد که نویدبخش غذایی با کیفیت است.
کاربرد نانوذرات در ایمنی مواد غذایی
نانوحسگرها
نانوحسگرها نسبت به فساد مواد غذایی بسیار حساس هستند و می‌توانند تغییرات کوچک ایجاد شده در رنگ مواد غذایی یا گازهای حاصل از فاسد شدن غذا را نشان دهند. برای مثال، از نانوذرات مبتنی بر طلا برای تشخیص آفلاتوکسین B1 که اغلب در شیر یافت می‌شود، استفاده می‌شود.
در کشاورزی، از نانوحسگرها برای نشان دادن سموم دفع آفات موجود در سطح سبزیجات و میوه‌ها استفاده می‌شود. برخی از نانوحسگرها نیز می‌توانند مواد سرطان‌زا را در مواد غذایی شناسایی کنند.
در حوزه میکروبیولوژی غذایی، از نانوحسگرها به طور موثر برای هشدار به مصرف‌کنندگان و توزیع‌کنندگان در مورد وضعیت ایمنی مواد غذایی استفاده می‌شود؛ زیرا دقیقا می‌توانند حضور هر گونه عوامل بیماری‌زا را در مواد غذایی نشان دهند.
نانوحسگرها تغییرات جزئی مانند رطوبت، دما و آلودگی میکروبی را که ممکن است در محیط ذخیره‌سازی (مثل انبارها) سبب تخریب محصول شود، نشان می‌دهند. بسیاری از نانوساختارها (نانومیله‌ها، نانوذرات و نانوالیاف) به عنوان حسگرهای زیستی استفاده می‌شوند. با این حال، حسگرهای زیستی مبتنی بر پایه نانولوله کربنی به دلیل تشخیص سریع، سادگی و مقرون‌به‌صرفه بودن، کارایی بیشتری دارند.
نانوکامپوزیت‌ها
نانوکامپوزیت در حالت ایده‌آل از ترکیبی از نانوذرات همراه با پلیمرها تشکیل شده‌اند. این نانوکامپوزیت‌ها به حفظ کیفیت محصولات غذایی کمک می‌کنند، به عنوان مثال، در مورد نوشیدنی‌های گازدار، این مواد با عمل به عنوان سد گازی (gas barriers)، کربن دی‌اکسید را به حداقل می‌رسانند.
این نانوکامپوزیت‌ها توسط صنایع تولیدی در قوطی و بطری‌های شیشه‌ای استفاده می‌شوند تا بطری‌ها را لایه‌بندی و در هزینه فرآیند صرفه‌جویی کنند. این مواد همچنین باعث افزایش قابل توجه ماندگاری محصول می‌شوند.
نانوذرات
در صنایع فرآوری مواد غذایی از نانوذرات برای تقویت پایداری و حفظ رنگ مواد غذایی استفاده می‌شود. نانوذرات سیلیکات می‌توانند از جریان اکسیژن در ظروف بسته‌بندی جلوگیری کرده و نشت رطوبت را محدود کنند. این امر تضمین می‌کند که غذا برای مدت طولانی‌تری تازه باقی بماند. چندین نانوذره نیز می‌توانند به طور انتخابی به عوامل بیماری‌زا متصل شوند و در طی فرآیند به طور کلی حذف شوند.
نانوذرات می‌توانند مانع از تشکیل بیوفیلم شوند. بیوفیلم‌ها، سلول‌های باکتریایی سفت و سختی هستند که به لایه‌های مختلف می‌چسبند و سدی را تشکیل می‌دهند که مانع از هر نوع نفوذ می‌شود. در صنایع فرآوری غذا، این بیوفیلم‌ها مشکلاتی مانند
آلودگی بیولوژیکی، باکتری‌زدگی (biocorrosion) و انباشتگی ایجاد می‌کنند.
گلیسرول مونولورات (glycerol monolaurate) به عنوان یک عامل ضدمیکروبی در برابر بسیاری از باکتری‌های گرم مثبت عمل می‌کند. این ماده برای مهار تشکیل بیوفیلم در برابر سه گونه مختلف استافیلوکوکوس اورئوس و MRSA استفاده می‌شود. ترکیبات آلی (روغن اسانس) خواص ضد میکروبی دارند و نسبت به شرایط فیزیکی شدید بسیار حساس هستند.
با این حال، نانوذرات معدنی، در غلظت‌های کم فعالیت ضدباکتریایی قوی نشان می‌دهند و در شرایط حاد پایدارتر هستند. بنابراین، اخیرا تولیدکنندگان به استفاده از این نانوذرات در بسته‌بندی‌های ضد میکروبی مواد غذایی علاقه بسیاری نشان داده‌اند.
نانوکپسوله‌سازی
ترکیبات فعال زیستی موجود در مواد غذایی اغلب در شرایط حاد محیطی تخریب شده و در نهایت غیرفعال می‌شوند. نانوکپسوله‌سازی این ترکیبات فعال زیستی بسیار ضروری است؛ زیرا این ترکیبات فعال زیستی می‌توانند با کاهش و یا توقف فرآیند تخریب تا زمان رسیدن محصول به محل مورد نظر، ماندگاری محصولات غذایی را افزایش دهند. به عنوان مثال، کورکومین، ترکیب فعال زیستی بسیار ناپایداری از زردچوبه (Curcuma longa) است که با کپسوله‌سازی در قدرت‌های یونی مختلف پایدار می‌شود.
نانوپوشش‌ها
نانوپوشش‌ها شامل لایه‌های یکنواختی از نانوذرات با ضخامت 10-100 نانومتر هستند. محققان اخیرا فیلم نانوپوششی تولید کرده اند که قادر است آلودگی‌های جزئی را در حین ذخیره‌سازی تشخیص دهد.
نانوپوششهای خوراکی در مواد غذایی مختلف می‌توانند مانع از رطوبت و تبادل گاز شوند و بنابراین رنگ‌ها، طعم‌ها، آنزیم‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها و عوامل ضد قهوه‌ای شدن (anti-browning) را حفظ می‌کنند. حضور اکسیژن در داخل بسته‌بندی می‌تواند ماندگاری محصول را کاهش دهد؛ زیرا اکسیژن رشد میکروبی را تقویت می‌کند.
نانوپوشش‌ها همچنین می‌توانند عمر ماندگاری محصولات غذایی تولید شده را پس از باز شدن بسته‌بندی، افزایش دهند. به عنوان مثال، یک نشانگر نوری مبتنی بر تینانیوم دی‌اکسید (TiO2) نانو اندازه، به عنوان یک ردیاب به کار می‌رود که به تدریج، در واکنش به تغییرات جزئی در مقدار اکسیژن تغییر رنگ می‌دهد.
چالش‌های موجود در حوزه فناوری نانو
در دهه گذشته، فناوری نانو در زمینه فناوری مواد غذایی به ویژه در صنایع فرآوری و بسته‌بندی مواد غذایی، بسیار مورد بررسی قرار گرفته‌است. زیست‌نانوفناوری (Nanobiotechnology) دستگاه‌ها و یا فناوری‌های مختلفی را ارائه کرده‌است که از نظر اندازه کوچک و بسیار حساس هستند.
اگرچه پیشرفت‌های بزرگی در زمینه فناوری نانو حاصل شده است، اما هنوز هم چالش‌ها و فرصت‌های گوناگونی در این حوزه وجود دارد. برای کاهش نگرانی‌های مصرف‌کننده، مسائل مربوط به عوارض سمی استفاده از نانومواد در صنایع فرآوری مواد غذایی باید مورد توجه قرار گیرد.
