افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه سوم

اهداف جلسه:

1- اندازه نانو
2- چرا این مقیاس طول این قدر مهم است؟
3- غذاهای نانو
4- نمونه هایی از محصولات نانو

1-3) اندازه نانو

یک نانومتر یک میلیاردم متر است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.
امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman) ، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.
همین عبارت های افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبات هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روبات ها یا ماشین های مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند. شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید. 

2-3) چرا این مقیاس طول این قدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترون  های داخل ماده و اثر متقابل اتم ها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژی های جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستم های بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلول ها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روش های جدید خود-اسمبلی بسازیم. در روش خود- اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.

 ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آن ها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنش های شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌ال می‌سازد. سرامیک های نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنش های شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند. وسایل الکترونیکی جدید، مدارهای کوچک تر و سریع تر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. این ها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است. 

3-3) غذاهای نانو

غذاهای نانو (Nano Food) یكی از مهم ترین كاربردهای نانوتكنولوژی در صنایع غذایی است كه براساس پیشرفت هایی كه در سال های اخیر در این رشته حاصل شده است به وجود آمده است. در این غذاها با استفاده از توانمندی نانوربات ها در تولید غذا برای انسان از طریق اكسیژن، كربن و هیدروژن موجود در آب یا هوا بهره گرفته می شود و دیگر برای تولید غذا نیازی به مزارع كشاورزی و دامپروری نخواهد بود.
این نانو غذاها با گردش خون در بدن به حركت درآمده و عروق خونی را از بقایای چربی ها پاك می كند و این خود یكی از دلایل كاهش التهاب شرائین در بدن شده و احتمال بروز سكته های قلبی را بشدت كاهش می دهد. همچنین نانو غذاها این توانمندی را دارند كه با توجه به شخصیت مصرف كننده غذا، رنگ، طعم و مواد مغذی غذا  را تغییر دهند. با استفاده از فناوری نانو انسان قادر خواهد بود كه رشد گیاهان را بدون محدودیت خاك، مزرعه و آب انجام دهد و دنیای بدون قحطی و كمبود مواد غذایی را برای همه فراهم كند. 

نانو تكنولوژی بیش از ۱۳۵ نوع كاربرد در صنایع غذایی دارد. معمولاً نانوتكنولوژی به عنوان روشی مدرن برای دستكاری در مواد غذایی مورد توجه واقع می شود، این دستكاری در مواد غذایی علاوه بر مزایای یاد شده فوق، دارای مضراتی نیز هست. به عنوان مثال بر اساس فرضیه Gorg Goo  این احتمال وجود دارد كه این نانوفناوری ها زمانی خارج از كنترل انسان درآید.

چالش‌ها و راهکارهای ایجاد شده توسط فناوری‌نانو در صنعت مواد غذایی: 
• بیماری‌های مرتبط با غذا 
• افراد سالخورده 
• فقدان خطر تغییر شرایط محلی و جهانی در تولید غذا 
• نیازمندی‌های سبک‌های مختلف زندگی 
• قابلیت تولید مواد غذایی و فرآیندهای آن 
• تحلیل و تأثیر مصرف کننده، فناوری و عوامل مرتبط با جهانی‌سازی

درواقع، دانش نانو به عنوان یك فناوری نوین امكانات بالقوه ای را برای بهبود كیفیت و امنیت غذا فراهم آورده است. باعلم به قابلیت های فناوری نانوامید است بتوان سیستم های فعلی فرآوری مواد غذایی را تغییرداده، محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه سالم به بازارعرضه كرد.محققان همچنین امیدوارند بتوانند بااستفاده ازمواد افزودنی، كیفیت مواد غذایی وهضم وجذب غذارادربدن افزایش دهند.انواع كاربردهای نانودراین زمینه شامل بسته بندی های هوشمند، موادنگهدارنده و موادخوراكی تعاملی(interactive) است كه به مصرف كنندگان اجازه می دهد موادغذایی را با توجه به ذائقه و نیازغذایی موردنظرشان تغییردهند.

بیشترین كاربرد فناور ی نانو در زمینه بسته بندی و تشخیص عوامل بیمار یزای غذایی می باشد. این دانش سبب ایجاد تحولی عظیم در صنایع بسته بندی به دلیل اصلاح ساختار مواد در سطح ملكولی شده است و هم اكنون امكان تولید صنعتی آ نها فرآهم می باشد. پوشش های  خودپا ك كننده در مقیاس نانو وبسته های دارای خاصیت ضد میكروبی به طور موفقیت آمیزی برای مصارف غذایی استفاده شده است. با این وجود تحقیقات جامع تری به منظور بررسی تاثیر تماس نانوذرات مختلف با مواد غذایی بر روی سلامتی انسان در طولانی مدت با توجه به توانایی  آ نها در عبور از غشاء سلولی مورد نیاز است.

3-4) نمونه‌هایی از محصولات نانو در آینده:

• آدامس تمیز کننده‌ی دندان
• قاشق چنگال خود تمیز شوند (آلودگی‌های سطح با کمک فناوری نانو تجزیه و از بین می‌روند که این مسئله هم اکنون در حال استفاده در زمینه‌ی شیشه های صنعتی است)
• نوشیدنی‌های قابل برنامه ریزی (با ایجاد رنگ و طعم و ویژگی‌های دلخواه)
• استفاده از نانوکپسولاسیون برای تولید طعم و بوی دلخواه در غذا
• نانو پوشش‌هایی که طول عمر غذاها را بسیار بیشتر از قبل افزایش می‌دهند.
• بسته بندی‌هایی که اکسیژن را جذب و با این کار طول عمر مواد غذایی را افزایش می‌دهند.
• کاهش چربی و نمک در غذاهای فراوری شده
• توسعه‌ی حسگرهای نانومقیاس برای ردگیری سموم و باکتری‌ها در فرایندها یا عرصه های غذایی
• حمل دارو و مکمل‌های غذایی به وسیله‌ی غذاها با رنگ و طعم دلخواه
• تولید دارو در قالب غذا و شکلات برای تسهیل استفاده و افزایش کارایی داروهای در قالب غذا
• نانومواد اضافه شده به فیلم‌های PVC، می‌توانند از تخریب به وسیله اشعه‌ی ماورای بنفش جلوگیری نمایند.

مطالب مرتبط:

افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه اول
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه دوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه سوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه چهارم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه پنجم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه و تنظیم: اعظم اژدری