برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۹/۰۱/۱۶ تا ۱۳۹۹/۰۱/۲۲

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

ضمائم مقاله
آمار مقاله
  • بازدید کل ۴,۲۳۲
  • بازدید این ماه ۶۵
  • بازدید امروز ۴
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۹۳
  • قبول شدگان ۷۱
  • شرکت کنندگان یکتا ۶۳
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۶
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

مقالات منتخب ماهنامه نانو

نویسندگان
امتیاز کاربران

مروری بر برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی و نوشیدنی؛ با رویکرد بازار

فناوری نانو پتانسیل ایجاد تغییرات اساسی در صنایع غذایی و نوشیدنی را ابزارهای جدید برای درمان مولکولی و شناخت سریع بیماری‌ها، اصلاح توانایی گیاه برای جذب مغذی‌ها و. .. دارد.
مهم‌ترین پتانسیل‌های کاربرد نانو در غذا شامل موارد زیر است:
• غذاهایی با امکان تغییر رنگ، مزه یا مواد مغذی مطابق درخواست مشتری یا نیازهای سلامت
• فیلترهایی برای زدودن سموم
• بهبود طعم به وسیله عبور از مولکول‌های خاص بر پایه شکل مخصوص مواد به جای اندازه آنها
• بسته‌بندی شناسایی‌کننده فساد غذایی و هشدار به مشتریان با تغییر رنگ
حوزه‌های کاربردی فناوری نانو در غذا و نوشیدنی‌ها که هم اکنون تحت تحقیق است شامل موارد زیر است:
• اصلاح رسانش مواد غذایی دارویی و ترکیبات فعال زیستی در غذاهای دارویی برای بهبود سلامت انسان‌ها
• بهبود طعم، نسوج و رسانش ترکیبات دارویی فعال زیستی
• بهبود حلالیت
• رهایش کنترل‌شده و اصلاح رنگ محصولات
• اصلاح دسترس پذیری زیستی
• محافظت از پایداری ریزمغذی‌ها و ترکیبات فعالی زیستی طی فرایند انبار و توزیع
از مهم‌ترین فناوری‌های کلید در حوزه نانو برای غذا و نوشیدنی می‌توان به نانوذرات، نانوپوشش‌ها، نانوکامپوزیت‌ها، مواد نانومتخلخل و نانوکپسول‌ها اشاره کرد.

1. بازار فناوری نانو در صنایع غذا و نوشیدنی

بازار جهانی فناوری نانو در صنعت غذا و نوشیدنی در سال 2007 بالغ بر 105 میلیون دلار بود، که عمدتا در بخش بسته‌بندی جریان داشت. انتظار می‌رود بازار تولیدات و فرآیندهای برپایه نانو، ارزشی بالغ بر 135/2 میلیارد دلار در سال 2015 داشته باشند. نمودار زیر پیش‌بینی بازار را تا سال 2015 نشان می‌دهد.
filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
درآمد حاصل از فروش فراورده‌های غذا و نوشیدنی مبتنی بر فناوری نانو

پیش‌بینی سهم هر بخش از بازار جهانی فناوری نانو در صنایع غذایی و نوشیدنی در سال 2015 در نمودار زیر دیده می‌شود:
filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636

انتظار می‌رود که 29 درصد فعالیت‌های صورت گرفته در صنعت غذا و نوشیدنی از فرآوری تا تولید نهایی، در سال 2015 از گونه‌ای فناوری مرتبط با نانو استفاده نماید. شروع کاربردهای برپایه فناوری نانو از سال 2012 با کاهش هزینه‌های مواد بسته‌بندی تأثیر خود را می‌گذارد. در زیر نمودار توسعه بازار کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی و نوشیدنی از سال 2006 تا 2015 قابل مشاهده است:
filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
نمودار توسعه بازار کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی و نوشیدنی از سال 2006 تا 2015.

در جدول زیر شرکت‌های فعال در حوزه صنایع غذایی و نوشیدنی مرتبط با فناوری نانو در چهار دسته «تولیدات کشاورزی»، «بسته‌بندی»، «فرآوری و ایمنی» و «رسانش طعم و مواد مغذی» دسته‌بندی شده‌اند.
filereader.php?p1=main_6caeba444797a281a
filereader.php?p1=main_843eca7556234d9c9

مروری بر فراورده‌ها و فناوری‌‌های در حال توسعه در حوزه‌های کاربردی غذا و نوشیدنی
در این قسمت به بررسی اجمالی فراورده‌ها و فناوری‌های در حال توسعه در سه حوزه اصلی کاربردی غذا و نوشیدنی یعنی فرآوری و ایمنی، بسته‌بندی و رسانش و رهایش هدفمند می‌پردازیم.


شناسایی پاتوژن‌‌ها در غذا و نوشیدنی‌ها: شرکت AgroMicron یک اسپری نانوبیولومینسنس (Nanobioluminescence) را توسعه داده است که می‌تواند برای شناسایی طیف وسیعی از پاتوژن‌‌ها استفاده شود.

جداسازی و فیلتر کردن: کمپانی Aquamarijn فناوری پیشرفته نانوفیلتراسیون را برای شناسایی سریع میکروارگانیزم‌‌ها در غذا و نوشیدنی توسعه داده است. این فیلتر‌‌ها با استفاده از مواد برپایه سیلیکون یا پلیمر ساخته می‌شوند.

بیوسنسور‌های نانوسیم: شرکت Nanosens سیستم‌های حسگر قابل حملی برای شناسایی سریع گونه‌های بیولوژیک و شیمیایی ساخته است.

نانوفیبر‌های اکسید آلومینیوم/کامپوزیت‌های شیشهای برای شناسایی سریع و محاسبه غلظت ویروس‌های به‌وجود آمده در غذا: شرکت Leatherhead Food International در این حوزه فعالیت می‌کند.

جداسازی زیستی نانوذرات: شرکت Protista در حال توسعه ژل‌های سوپرماکرومتخلخل برای کمک به جداسازی نانوذرات (به طور مثال ویروس‌‌ها و organelles) است. این فناوری در فرآوری غذا کاربرد دارد.

به غیر از موارد فوق، گروه‌های تحقیقاتی مختلفی در سراسر دنیا در حال انجام تحقیقات برای توسعه فناوری‌هایی در این زمینه هستند که از فعالیت‌های آن‌‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: مواد نانومتخلخل برای جداسازی زیستی، فرآیندهایی برای پراکنده کردن نانوذرات در یک واسط مایع برای تولیدات غذایی و مصرفی، سنسور‌های زیستی در مقیاس نانو برای شناسایی پاتوژن‌‌ها و تشخیص، تجهیزات مبتنی بر لایه نازک اکسید روی، نانولوله‌های کربنی، سیستم‌های میکروالکترومکانیکی بر پایه Si، سیستم‌‌های Nafion/Zirconium sol-gel، نانوفیبر‌های پاک‌کننده برای تشخیص و زدودن پاتوژن‌‌ها، ابزاری برای ذخیره‌سازی کنترل‌شده، فرآوری و رهایش طعم‌ها، نظارت بر غلظت آلودگی‌‌ها برای کنترل کیفیت، سنسور‌های وابسته به زمان برای غذا، سطوح خودتمیزشونده، پلیمر‌های نسوز، ابزار چسباننده، سنسور‌های وابسته به زمان برای مواد غذایی، برچسب‌های شناسایی‌کننده حاوی مواد هوشمند برای اندازه‌گیری میزان آنتی‌اکسیدان در مواد غذایی، زبان الکترونیک برای اندازه‌گیری طعم‌ها، بینی الکترونیک، جداره‌هایی برای تنظیم بو و مزه در محصولات غذایی، آنالیز غذا و نانوحسگر‌‌ها، حسگرهایی برای کیفیت و ایمنی غذا و....


استفاده از نانومواد برای بسته‌بندی نوشیدنی‌ها: گروه Cornelius نانوذرات اکسید روی را با نام NanoZ با خاصیت ضد نور ماوراء بنفش برای Advanced Nanotechnology تولید نموده است.

بارکدگذاری با نقاط کوانتومی برای بسته‌بندی محصولات: این فناوری به وسیله Ingenia Technology Limited به نام LaserSurface Authentication system (LSA) توسعه داده شده است.
شناساگر‌های نانومقیاس تازگی: شرکت Crown Bio Technology در تولید این شناساگر‌‌ها فعالیت می‌کند.
بسته‌بندی هوشمند و فعال برای حفظ تازگی و ممانعت از گاز: شرکت Sun Chemical در بخش تحقیقات پوشش خود در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی اروپا اقدام به توسعه این بسته‌بندی نموده است.

لایه‌های فعال در برابر نور برای ذخیره‌سازی غذا: شرکت CVD Technologies در این حوزه فعالیت می‌کند.
نانوکامپوزیت‌های PET برای طولانی‌تر کردن زمان ماندگاری: این نانوکامپوزیت به‌وسیله‌ شرکت Nanova ساخته شده است.

نانوسیلیکات‌های پراکنده در بسته‌بندی غذا: شرکت Nanolok پوشش‌های پلیمری محافظ در برابر گاز برای استفاده در بسته‌بندی تولید می‌کند.

پوشش‌های محافظ در برابر گاز اکسیژن و دی‌اکسیدکربن برای طیفی از پلیمرها: این پوشش‌‌ها برای PET و PET/polyolefin کاربرد دارد. این پوشش‌‌ها به وسیله NGimat تولید و به‌وسیله فرآیند اختصاصی Nanomiser این شرکت بر روی پلیمر هدف می‌نشیند.

پوشش‌های پلاستیکی ضد باکتری برای بسته‌بندی غذا: شرکت PChem Associates در حال توسعه این پوشش‌‌ها با استفاده از نانوذرات نقره است.

سیستم‌های پوشش نانومقیاس برای محافظت گازها: شرکت Nano Scale Surface Systems در حال توسعه این پوشش حاوی SiOx برای داخل بطری‌های پلاستیکی است تا مقاومت آن‌‌ها را در برابر اکسیژن و بخار آب بهبود دهد. مواد محافظ انعطاف‌پذیر: شرکت ConverTec مواد محافظ انعطاف‌پذیری را برای بسته‌بندی غذا و دارو توسعه داده است.

نانوبارکدها: با استفاده از جوهر‌های هوشمند، امکان دریافت اطلاعات دمای بسته‌بندی (جوهر‌های ترموکرومیک) یا اتمسفر بسته‌بندی فراهم می‌شود. همچنین امکان کاربری‌های ضد جعل و امنیت برند نیز از دیگر قابلیت‌های این فناوری است. شرکت Nanoplex فناوری نانوبارکد‌‌ها را توسعه داده است. این بارکد‌‌ها به شکل میله و با استفاده از فلزات مختلف ساخته می‌شوند. ترکیب مختلف فلزات باعث ایجاد کد‌های مختلف و فراوانی می‌شود.
شناساگر‌های نانویی اکسیژن: شرکت DGTec در حال توسعه و تولید پرکننده‌های بهبودیافته از لحاظ ساختاری برپایه سرامیک‌های نانوساختار است. از خصوصیات این مواد می‌توان به بهبود مقاومت مکانیکی، رنگ‌دانه‌های مغناطیسی برای ردیابی و خواندن اطلاعات و رنگ‌دانه‌های نورانی برای ردیابی و خاصیت دکوری بودن اشاره کرد. این مواد در نانوبارکد‌‌ها هم کاربرد دارند. بدین ترتیب این شرکت بسته‌بندی NoReplicaSystems را برای جلوگیری از جعل تولید نموده است.

فیلتر‌های بسیار نانومتخلخل برای بسته‌بندی محصولات: فناوری نانوکامپوزیت برای تولید لایه‌های قابل تنفس برای بسته‌بندی به‌کار رفته است. با استفاده از نانوذرات زیست‌سازگار در چارچوب متخلخل امکان ساخت صفحه‌ای با ساختار متخلخل وجود دارد. شرکت Caesar در حال توسعه روشی نوین در این حوزه است. به غیر از موارد فوق، گروه‌های تحقیقاتی مختلفی در سراسر دنیا در حال انجام تحقیقات برای توسعه فناوری‌هایی در این زمینه هستند که از فعالیت‌های آن‌‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: نانولوله‌های کربنی برای انواع جدیدی از بسته‌بندی با کاربرد‌های بهبود یافته، نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن ترفتالات برای بسته‌بندی ضد عبور گاز، لایه‌های قابل تنفس برای بسته‌بندی غذا، برچسب‌های RFID، نانوبارکدها، مواد محافظ کاربردی، بسته‌بندی جاذب اکسیژن، پلیمر‌های یک‌لایه‌ای و فوم‌های مکانیکی قابل نصب، نانورس‌‌ها برای بسته‌بندی، لایه‌های نازک برای بسته‌بندی غذا، هیبرید‌های نانویی در بسته‌بندی، لایه‌های نازک در بسته‌بندی، بسته‌بندی‌های محافظ، نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلیمر‌های زیستی در بسته‌بندی، سنسور‌‌ها برای اندازه‌گیری تازگی، عبوردهنده انتخابی گاز و...


رهایش کنترل‌شده طعم‌ها: شرکت Glycologic Limited با استفاده از سیستم APS خود مولکول‌های فعال را کپسوله می‌نماید. این مواد کپسوله شده در یک فرآیند کنترل‌شده با واکنش آنزیمی یا شیمیایی ر‌‌ها می‌شوند.
مواد هوشمند برای کپسوله کردن: شرکت Vivamer با همکاری یک شرکت فرمولاسیون که IP مواد هوشمند برای کپسوله کردن را دارد، مشغول تولید ساختارهایی است که بسته به شرایط محیطی موادی را ر‌‌ها می‌نماید.
نانوحامل‌‌ها برای غذا: شرکت Aquanova فناوری نوینی را توسعه داده که مواد فعال برای کاهش چربی و ایجاد حس سیری را در یک نانوحامل میسلی به نام NovaSOL قرار می‌دهد. این فناوری همچنین برای حمل ویتأمین E (SoluE) و C (SoluC) مورد استفاده قرار گرفته است.
مواد Nanocochleates برای رسانش مواد مغذی: شرکت Biodelivery Sciences International در حال توسعه فناوری nanocochleates است که قابلیت رسانش مواد مغذی مانند ویتأمین‌‌ها، لیکوپن‌‌ها و اسید‌های چرب امگا را بدون تأثیر بر رنگ و طعم غذا دارد.

رهایش کنترل شده: شرکت RBC Life Sciences در حال حاضر محصولات زیر را تولید می‌نماید:
2. تامین‌کنندگان فناوری در بخش فرآوری و ایمنی در صنعت غذا و نوشیدنی3. تامین کنندگان فناوری در بخش بسته بندی در صنعت غذا و نوشیدنی4. تامین کنندگان فناوری در بخش رسانش و رهایش هدفمند در صنعت غذا و نوشیدنی
• محصول Nanoceuticals Artichoke Nanoclusters: کاهش تنش سطحی غذا و مکمل‌‌ها برای افزایش جذب
• محصول Nanoceuticals Hydracel: کاهش تنش سطحی آب نوشیدنی و افزایش خصوصیات حلالیت
• محصول Nanoceuticals Slim Shake Chocolate: سیستم رسانش نانوکلاستر برای فراهم آوردن طعم بهبودیافته در خوشه‌های کاکائو
• محصول Nanoceuticals Spirulina Nanoclusters: سیستم رسانش نانوکلاستر برای تولید غذا
• محصول Nanoceuticals Silver 22: نقره کلوئیدی معلق شده در آب خالص
• محصول Nanoceuticals Microhydrin and Microhydrin Plus: سیلیکات معدنی نانوکلوئیدی برای خنثی کردن رادیکال‌های آزاد

نانوامولسیون‌‌‌ها برای کاهش چربی: شرکت Nanomi ابزاری را توسعه داده که می‌تواند قطرات بسیار ریزی از سیال را به صورت متوالی تولید نماید. با عبور دادن چربی از یک فیلتر، میله‌های چربی تولید می‌شود. با فشار آب قسمت بالایی میله‌‌ها قطع شده و ذرات ریز تولید می‌شوند. با این فناوری پتنت شده این شرکت قادر به کنترل شکل و ترکیب ذرات است.

نانوامولسیون‌ها: شرکت AC Serendip Ltd نانوامولسیون‌هایی برای شیر، مایونز، سس‌‌‌ها و سوپ‌‌‌ها تولید می‌نماید. فناوری این شرکت بر پایه امولسیون در فشار بالا و فیلتر‌های امولسیون‌کننده است که منتج به ذرات ریزتر، انتقال سریع AI یا کنترل مستقیم اندازه ذرات می‌شود.

رهایش کنترل شده: فناوری NutraLease یک سیستم رسانش برای غذا و نوشیدنی‌‌ها است. این فناوری بر پایه سیالات خودتشکیل شونده نانوساختار است. کاربرد‌های این فناوری در صنعت نوشیدنی به قرار زیر است:

رهایش ویتأمین‌های E، D، A، K و Isoflavones، روغن، OmegaCran، CoQ10 carotenoids و روغن‌های ضروری، طراحی شده مخصوص نوشیدنی‌های زلال و بهبود دسترسی زیستی
به غیر از موارد فوق، گروه‌‌های تحقیقاتی مختلفی در سراسر دنیا در حال انجام تحقیقات برای توسعه فناوری‌هایی در این زمینه هستند که از فعالیت‌‌های آن‌‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: مواد هوشمند برای کپسوله‌کردن، رهایش کنترل‌شده از مواد لایه‌ای، میکروسیالات برای رهایش حباب، نانوکپسوله‌کردن برپایه پلیمرهای طبیعی و اصلاح شده، ژل‌های Supramolecular برای فرمولاسیون و رسانش مواد مغذی دارویی، رسانش اجزاء فعال زیستی با نانوکپسوله کردن و....

منابـــع و مراجــــع

“The Market for Nanotechnology in Food and Drink to 2015”, nanoposts, 2008