برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۹/۲۴ تا ۱۳۹۷/۰۹/۳۰

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۲۹۳
  • بازدید این ماه ۷۶
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۱۵
  • قبول شدگان ۹
  • شرکت کنندگان یکتا ۱۳
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۶۹
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

پیشرفته 2

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

ارزیابی کاربردها و مخاطرات فناوری نانو در بسته‌بندی مواد غذایی

بسته‌بندی مواد غذایی یکی از راه‌های اصلی برای حفاظت آن طی زنجیره تولید تا مصرف محسوب می‌شود. حفظ مواد غذایی از هرگونه آلودگی خارجی، ایجاد یک محیط به دور از اتمسفر، نور و میکروارگانیسم‌های خارجی و افزایش ماندگاری از ویژگی‌های عمومی بسته‌بندی‌های موجود محسوب می‌شوند. بهبود کیفیت مواد بسته‌بندی از یک طرف و کاهش هزینه‌های تولید از طرف دیگر سبب شده تا بسته‌بندی‌های جدید بر پایه فناوری نانو مورد استقبال بیشتری قرار گیرند و کاربرد آن‌ها در بسته‌بندی انواع مواد غذایی و محصولات کشاورزی مورد توجه قرار گیرد. بهبود ویژگی‌های مکانیکی از طریق به کارگیری نانوچندسازه‌ها، ارتقای ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی و نفوذ گاز، بهبود عملکردهای زیستی و تعبیه نشانگرهای هوشمند و نانوحسگرها بر روی بسته‌بندی از ابعاد جدید کاربرد فناوری نانو در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی محسوب می‌شوند. هدف این نوشتار، ارزیابی کاربردها و مخاطرات فناوری نانو در بسته‌بندی مواد غذایی است.

1- مقدمه

هدف اصلی بسته‌بندی مواد غذایی حفظ کیفیت و ایمنی محصولات غذایی و آشامیدنی‌ها در طی فرایند‌های انبار کردن و حمل‌و‌نقل و همچنین افزایش عمر مفید این محصولات با کنترل کردن نشت و نفوذ رطوبت، گاز‌ها و دیگر ترکیبات فرار مانند طعم‌دهنده‌ها و رنگ‌ها است. بسته‌بندی مناسب و با کیفیت همراه با حفظ شاخص‌های کیفیت و ایمنی مواد غذایی می‌تواند نقش مهمی در بهبود کیفیت محصولات غذایی ایفا کند؛ بنابراین صنعت غذا و آشامیدنی همواره در جست‌و‌جوی فناوری‌های نوین شامل مواد ممانعت‌کننده گاز‌ها برای ارتقا کیفیت، عمر مفید، ایمنی و قابل ردیابی بودن محصولات خود بوده است. در ‌حال‌حاضر فرایند‌های بسته‌بندی مواد غذایی با دیگر خصایصی که با بهبود یا حفظ کیفیت محصول و با اندازه‌گیری، انبارسازی و گسترش اطلاعات دربارۀ محصول مرتبط است، سروکار دارد. این ویژگی‌ها بسته‌بندی”فعّال (Active Packaging)“ یا ”هوشمند (Intelligent Packaging) “ نامیده می‌شوند. مفاهیم و مواد مورد استفاده در فرایند‌های بسته‌بندی با کارکرد‌هایی مانند ظرفیت به دام انداختن اکسیژن، فعالیت ضد‌میکروبی، ویژگی‌های ممانعت از نفوذ نور، نشان دادن کیفیت ماده غذایی و همچنین نمایش صحت مادۀ غذایی و غیره، امکانات جدیدی را برای حفظ کمیت و ایمنی محصولات غذایی فراهم کرده است.

پیدایش فناوری نانو مسیر‌های جدیدی را برای نوآوری‌ها در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی در سال‌های اخیر ایجاد کرده است. پیش‌بینی می‌شود نوآوری‌های وابسته به صنعت بسته‌بندی مواد غذایی یکی از سریع‌ترین حوزه‌های در ‌حالِ‌ رشد به‌کارگیری فناوری نانو در بخش غذا باشد.

یکی از اهداف اصلی به‌کارگیری فناوری نانو بهبود و ارتقا ویژگی‌هایی مانند پایداری و ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی در هر دو حوزۀ استفاده از مواد مرسوم در فرایند بسته‌بندی و پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر است. این ویژگی‌ها شامل استحکام، سفتی، انعطاف‌پذیری، دوام، پایداری رطوبتی و دمایی و ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی در برابر نور، اکسیژن و دیگر گاز‌ها است؛ علاوه‌ بر ‌این، مواد فعّال مورد استفاده در فرایند‌های بسته‌بندی که نانوذرات مهندسی‌شده (Engineered Nano Particles (ENP)) یا نانولایه‌های دارای خواص ضد‌میکروبی یا به‌دام‌اندازی اکسیژن را مورد استفاده قرار می‌دهند، نقش مهمی در بهبود و پیشرفت نانومواد دارند (شکل1). همچنین بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی، صحت محصول بسته‌بندی‌شده را نشان می‌دهد که یک حوزۀ کاربردی بالقوّه در فناوری نانو است. مهاجرت بالقوّه نانوذرات مورد استفاده در فرایند‌های بسته‌بندی از مواد در تماس با مادۀ غذایی مورد نظر می‌تواند از خطرات احتمالی استفاده از فناوری نانو و نانومواد در صنعت غذا در نظر گرفته شود [1].

 

filereader.php?p1=main_bd4c9ab730f551320شکل 1- کاربرد‌های نانومواد در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی

 

2- بهبود ویژگی‌های مکانیکی از طریق نانوچند‌سازه‌‌ها

نانوچند‌سازه‌‌ها پلیمر‌هایی هستند که از نانوذرات تقویت‌شده‌ شکل گرفته‌اند تا یک مادۀ چند‌سازه‌‌ با ویژگی‌های بهبود یافته را ایجاد کنند. بر خلاف برخی از حجم‌دهنده‌های مرسوم مانند الیاف شیشه‌ای و طلق، معمولاً تنها مقدار اندکی از نانوذرات برای بهبود ویژگی‌های مواد چندسازه‌ای کفایت می‌کند. این چندسازه‌ها با کمیت اندکی (معمولاً تا 5 درصد وزنی) از نانوذرات با نسبت ابعاد بالا تقویت می‌شوند. این اتفاق می‌تواند منجر به یک ارتقای اساسی در ویژگی‌ها و عملکرد پلیمر اولیه شود. از‌ جمله چندسازه‌هایی که تا به امروز تولید شده‌اند می‌توان به انواعی از گرمانرم‌ها، گرماسخت‌ها، پلیمر‌های لاستیک مانند، نشاسته و پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر اشاره کرد [1]. فیلم‌های نانوچندسازه‌ای برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی و ممانعت‌کنندگی فیلم‌ها یا مواد پلاستیکی مورد استفاده در فرایند‌های بسته‌بندی مواد غذایی، برای مقابله با نشت گاز‌ها و بخار آب ایجاد شده‌اند [2-1].

صفحات کوچک چرخ مانند سنتز شده از جنس آلومینا (Al2O3)، می‌تواند به‌عنوان پرکننده برای مواد پلاستیکی مورد استفاده قرار گیرد که این امر می‌تواند به ایجاد ویژگی‌های مکانیکی فوق‌العاده‌ای منجر شود. نانورسوب کلسیم کربنات نیز نه‌تنها ویژگی‌های مکانیکی پلی اتیلن را بهبود می‌بخشد بلکه باعث افزایش مقاومت گرمایی و کیفیت پرینت کردن این ترکیب نیز می‌شود [3].

 

3-  بهبود ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی

1-3- نانوچند‌سازه‌ها

نانوچند‌سازه‌های پلیمری ادغام‌شده با نانورس‌ها، ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی گازی خوبی از خود نشان می‌دهند. این ترکیبات از اولین گروه نانوچند‌سازه‌هایی هستند که به‌عنوان مواد بهبود‌دهنده فرایند بسته‌بندی مواد غذایی به‌صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفتند. نانوچند‌سازه‌ها همچنین می‌توانند ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی در برابر نور مرئی و فرابنفش را نیز بهبود ببخشند [4]. نانورس معدنی که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد، مونتموریلنیت (Montmorillonite) است که بنتونیت نیز نامیده می‌شود. این ترکیب یک نانورس طبیعی است که از خاکستر و سنگ‌های آتش‌فشانی به دست می‌آید. نانورس ترکیبی نسبتاً ارزان و در دسترس است و  به همین دلیل تقریباً 70 درصد نانومواد مورد استفاده در صنعت را به خود اختصاص داده است. این ترکیب ساختار لایه‌ای در ابعاد نانو دارد که نشت گاز‌ها را محدود می‌کند و پتانسیل خوبی برای استفاده در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی دارد (شکل 2 و 3) [5].

 filereader.php?p1=main_82aa4b0af34c2313a

شکل 2- نانوکامپوزیت پلیمری ادغام شده با نانورس و کاربرد‌های آن

 

filereader.php?p1=main_0777d5c17d4066b82شکل 3- ساختار یک نانوکامپوزیت و خاصیت ممانعت‌کنندگی گازی

 

دیگر افزودنی استفاده‌شده در نانوچند‌سازه‌های پلیمری، سیلسسکواکسان الیگومری پلی هدرال (Polyhedral Oligomeric Silsequioxane (POSS)) است. ترکیب نانورس با POSS، ترکیب هیبریدی نسبتاً جدیدی است که بر پایۀ ساختار‌های قفس مانند سیلسسکواکسان - یکی از کوچک‌ترین اشکال سیلیکا است که به‌عنوان مولکول سیلیکا نیز شناخته می‌شود و می‌تواند به شکل‌های فیزیکی مایع، واکس یا جامد کریستالی مورد استفاده قرار گیرد [2]. در‌حال‌حاضر چندسازه‌های نایلون-POSS با ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی گازی، کاربرد‌های فراوانی در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی دارند [6].

علاوه ‌بر ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی گازی، نانوذرات مهندسی‌شده که حاوی فلزات یا اکسید‌های فلزی باشند هم می‌توانند برای بهبود ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی نوری در بسته‌بندی مواد غذایی مورد توجه قرار گیرند. به‌علاوه، نانوذرات مهندسی‌شده (برای مثال تیتانیوم دی اکساید) به‌عنوان جاذب‌های نور فرابنفش برای جلوگیری از تخریب نوری ترکیبات پلاستیکی مانند PS، PV و PVC مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از‌ جمله ترکیبات ناشی از این قبیل نانوذرات که به‌صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توان به فلزاتی مانند نقره (Ag)، اکسید روی (ZnO) و دیگر اکسید‌های فلزی مانند سیلیکا (SiO2)، تیتانیوم دی اکساید (TiO2)، آلومینا (Al2O3) و اکسید‌های آهن (Fe2O3 , Fe3O4) اشاره کرد [7].

 

2-3- پوشش‌های نانوساختاری

پوشش‌ها الزاماً لایه‌های پیوسته شکل گرفته در محل هستند یا می‌توانند از نانوذرات مجزای نگه داشته شده در کنار هم تشکیل شوند. فیلم‌های پلاستیکی فلزدار شده با آلومینیوم به‌عنوان ممانعت‌کننده‌های گازی و نوری و همچنین به‌عنوان فیلم‌های تزئینی برای دهه‌های متمادی در صنعت غذا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. لایۀ آلومینیومی با استفاده از تکنیک‌های ترسیب خلأ بر روی سطح زیری قرار گرفته و به‌طور معمول ضخامتی به اندازۀ چند نانومتر دارند. به‌طور طبیعی این لایۀ فلزی در یک ساختار چند لایه‌ای به شکل ساندویچ قرار گرفته است تا از خراش، فرسایش و سایش جلوگیری کرده و ابعاد زیبایی بسته‌بندی غذایی را حفظ کرده باشند. از دیگر پوشش‌های رویی پلاستیک‌ها می‌تواند به سیلیکون اکساید (SiO2) اشاره کرد. این پوشش برای ایجاد ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی گازی مورد استفاده قرار گرفته و ضخامتی در حدود 100 نانومتر ایجاد می‌کند.

پوشش‌های حاوی نانوذرات با صفحات متعدد در هر میکرون از ضخامت پوشش، برای افزایش ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی ایجاد شده‌اند تا عمر مفید غذا‌ها و نوشیدنی‌ها را افزایش دهند. این پوشش‌ها در مقابل نفوذ اکسیژن به داخل و حفظ دی اکسید کربن مؤثر هستند و می‌توانند به همراه دیگر فناوری‌‌های مورد استفاده در صنعت بسته‌بندی مانند به‌دام‌اندازی اکسیژن به‌کار گرفته شوند [2].

 

4- بهبود عملکرد پلیمر‌های زیستی

پلیمر‌های زیستی پلیمر‌هایی هستند که مستقیماً از مواد زیستی (مانند پلی ساکارید‌ها، پروتئین‌ها و پپتید‌ها)، پلیمر‌های سنتز شده با استفاده از مونومر‌های زیستی (مانند پلی لاکتیک اسید) یا پلیمر‌های تولید شده با استفاده از میکروارگانیسم‌ها (مانند پلی هیدروکسی بوتیلات، سلولز باکتریایی و گزانتن) حاصل می‌شوند. اکثر پلیمر‌های زیستی، زیست‌تخریب‌پذیر نیز هستند. به‌طور معمول استفاده از پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر به‌عنوان مادۀ اصلی فرایند بسته‌بندی مواد غذایی، به علت برخورداری از بازده عملکردی پایین نسبت به پلیمر‌های سنتزی، در سال‌های اخیر کمتر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این محدودیت‌ها به دلیل استحکام مکانیکی ضعیف، نفوذپذیری زیاد نسبت به گاز‌ها و مخصوصاً بخار آب و مقاومت خمش اندک نسبت به دما (low heat distortion temperature) و مقامت اندک نسبت به عملیات فرایندی (Protracted processing operations) است [8]. با‌ این‌حال، به علت قوانین زیست‌محیطی و همچنین درخواست مصرف‌کنندگان، مصرف پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر در چند سال اخیر مورد استقبال قرار گرفته ‌است.

یک نمونه معمول از این ترکیبات پلی لاکتیک اسید است. پلی لاکتیک اسید یک پلی استر زیست‌تخریب‌پذیر ترموپلاستیکی است که استحکام مکانیکی بالایی داشته، اما پایداری دمایی پایینی دارد و از ویژگی‌های ممانعت‌کنندگی گازی و بخار آب پایینی نسبت به پلیمر‌های سنتزی (مانند پلی آلکن‌ها) و پلی استر‌ها برخوردار است.

 

5- آفت‌کش‌های سطحی

آفت‌کش‌های سطحی در مواد مورد استفاده در بسته‌بندی خاصیت نگهدارندگی ندارند. در عوض عامل آفت‌کش با جلوگیری یا کاهش رشد میکروبی و کمک به ایجاد قابلیت پاک‌شوندگی (Cleanability) به حفظ شرایط بهداشتی سطح در تماس با ماده غذایی کمک می‌کند. بر ‌این ‌اساس آفت‌کش‌های سطحی بیشتر در ظروف بازیافت‌شده مانند کانتینر‌های مخصوص نگهداری مواد غذایی، جعبه‌های مخصوص حمل‌و‌نقل و از این دست ظروف مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ بنابراین در ظروف یک‌بار مصرف کاربردی ندارند.

آزادسازی آفت‌کش‌ها از سطح بسته‌بندی به داخل مواد غذایی تنها می‌تواند به شکل تصادفی اتفاق بیافتد و نیاز است تا این فرایند آزادسازی تا حد ممکن در سطح پایین حفظ شود و نباید به حدی برسد که اثرات نگهدارندگی را از خود بروز دهد. معمول‌ترین آفت‌کش سطحی فعّال، نقره است که در انواع مختلفی از اشکال شیمیایی و فیزیکی ازجمله به شکل نانوذرات نقره موجود است. فعالیت ضد‌میکروبی نقره طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌های گرم مثبت و منفی را در بر می‌گیرد که میکروارگانیسم‌های فاسد‌کننده غذا نیز در این گروه قرار می‌گیرند [8]. همچنین فناوری نانو کاربرد‌های دیگری از جمله فعالیت ضد‌میکروبی را در مواد زیست‌تخریب‌پذیر ایجاد کرده ‌است. برای نمونه ترکیبی به نام بنزوئیک اسید که به‌عنوان نگهدارنده استفاده می‌شود، به یک هیدرولاسیت منیزیم-آلومینیوم اتصال داده شده و ترکیب حاصل با پلی کاپرولاکتون ادغام می‌شود تا رهایش مولکول‌های ضد‌میکروبی را آهسته کند [7].

از دیگر پیشرفت‌ها در این زمینه، می‌توان به استفاده از آنزیم‌ها با خواص ضد میکروبی اشاره کرد. این آنزیم‌ها می‌توانند به‌طور کووالان با استفاده از عوامل جفت‌کننده مناسب به فیلم‌های پلی پروپیلن اتصال یابند. مولکول‌های زیستی متصل شده روی سطح بسته‌بندی، فعالیت آنزیمی لازم را تا آن جا حفظ می‌کنند که بتوانند به‌طور کامل باکتری‌های فاسدکننده غذا را در شرایط مختلف در مدت بیش از یک ماه دورۀ انبارداری از بین ببرند [9].

 

6-  مواد مورد استفاده در بسته‌بندی فعّال

بسته‌بندی فعّال به‌عنوان نوعی از بسته‌بندی تعریف می‌شود که به‌طور فعّال کیفیت محصول غذایی را بهبود بخشیده یا حفظ می‌کند. برای نیل به این هدف و تمایز بین مواد فعّال از مواد غیرفعال، باید برخی نقل‌و‌انتقالات ماده بین بسته‌بندی و مادۀ غذایی مورد نظر صورت پذیرد. در این روش، این نوع بسته‌بندی می‌تواند یک جاذب یا رهاکنندۀ مواد شیمیایی باشد.

 

1-6- نانوذرات و به‌دام‌اندازی اکسیژن

جاذب‌های اکسیژن فعّال می‌توانند بر پایۀ فلزاتی مانند آهن یا اکسید‌های آن باشند، که اکسید شده و می‌توانند اکسیژن را در شرایط رطوبتی مناسب مصرف کنند. گروه دیگری از مواد شیمیایی جاذب اکسیژن، ترکیبات آلی با وزن مولکولی پایین مانند آسکوربیک اسید و سدیم اسکوربات هستند. از گروه سوم جاذب‌های اکسیژن می‌توان به رزین‌های پلیمری قابل اکسید شدن همراه با کاتالیست اشاره کرد؛ در حالی‌که گروه اول و دوم (آهن، آسکوربات و ...) در بسته‌بندی به شکل کیسه‌ای تعبیه شده‌اند، رزین‌های قابل اکسید می‌توانند به‌عنوان بسته‌بندی اولیه هم مورد استفاده قرار گیرند [10].

 

2-6- سیستم‌های رهایش نانوکپسوله‌شده

نانوکامپوزیت‌های پلیمری ترکیب‌شده با مواد نانوکپسول، پلیمر‌های محتوی کپسول‌هایی در اندازۀ نانو هستند که می‌تواند حاوی انواع مختلفی از مواد باشد. این ترکیبات امکان رهایش کنترل‌شده ترکیبات فعّال را به داخل مواد غذایی بسته‌بندی‌شده فراهم می‌کنند. از ‌جمله موادی که می‌توانند به نانوکپسول‌ها اضافه شوند، می‌توان به آنزیم‌ها، کاتالیست‌ها، روغن‌ها، طعم‌ها، رنگ‌ها و همچنین ترکیبات مغذی مانند ویتامین‌ها اشاره کرد [11].

 

 7- بسته‌بندی هوشمند

1-7- نشانگر‌های دما-زمان

نشانگر‌های بصری دما-زمان (Thermo Time Indicator (TTI)) به‌کار رفته در بسته‌بندی مواد غذایی می‌تواند حفظ صحیح زنجیرۀ سرما را نشان دهند. چندین سیستم TTI بر پایۀ انتشار، واکنش آنزیمی یا پلیمریزاسیون پیشنهاد شده‌اند و برخی از آن‌ها به مرحلۀ استفاده تجاری رسیده‌اند [12].

 

2-7- نشانگر‌های نشت ترکیبات گازی

چون ترکیب گازی بخش بالای بسته‌بندی، مخصوصاً حفظ غلظت کم اکسیژن، نقش مهمی در حفظ کیفیت بسیاری از محصولات غذایی ایفا می‌کند، تحقیقات گسترده‌ای در این زمینه صورت گرفته است. در ایجاد سیستم نشانگر کیفیت بصری، فناوری نانو می‌تواند نقش مهمی ایفا کند؛ برای نمونه می‌توان به تولید جوهر‌های قابل پرینت بر پایۀ نانوذرات اشاره کرد [12].

 

3-7- نشانگر‌های فساد مواد غذایی

نشانگر‌های تازگی مواد غذایی با هدف نشان دادن مستقیم کیفیت مواد غذایی بسته‌بندی‌شده ایجاد شده‌اند؛ برای نمونه، ایجاد یک سیگنال از کیفیت میکروبیولوژیکی می‌تواند نتیجۀ واکنشی بین نشانگر و متابولیت‌های تولیدشده در طی رشد میکروارگانیسم‌های موجود در محصول باشد [13].

 

8- نانوحسگر‌ها

نمونه‌ای از به‌کارگیری نانوحسگر‌ها که اخیراً بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند، اسپری نانوبیولومینسانس است. این نانوحسگر‌ها حاوی پروتئین لومینسنت با وزن مولکولی پایین هستند که برای اتصال به سطوح اهداف میکروبی مانند سالمونلا و اشریشیاکولای تغییر داده‌شده‌اند. وقتی این حسگر‌ها به هدف اتصال یافتند، تابش قابل مشاهده‌ای ایجاد می‌کنند که تشخیص راحت میکروارگانیسم‌ها در غذا‌ها و نوشیدنی‌های آلوده را امکان‌پذیر می‌کنند. استفاده از نانوحسگر‌های زیست‌تراشه‌ای DNA که توان تشخیص توکسین‌ها، آلاینده‌ها و عوامل بیماری‌زا‌ را دارند، از دیگر موارد استفاده از نانوحسگر‌ها در صنعت غذا است [14].

 

9- مهاجرت نانوذرات و اثرات سمیّت مواد موجود در بسته‌بندی نانو

تمام مواد مورد استفاده در بسته‌بندی مواد غذایی برای ایمنی و مناسب بودن در تماس مستقیم یا غیرمستقیم با مواد غذایی، باید مورد ارزیابی قرار گیرند؛ به‌طور‌کلی سه راه متفاوت برای ورود نانوذرات به بدن موجود زنده وجود دارد: استنشاق، ورود از طریق نفوذ پوستی و سیستم گوارشی. شواهد علمی متعددی نشان می‌دهد که نانوذرات آزاد می‌توانند از دیواره‌های سلولی عبور کنند و ممکن است برخی از آن‌ها پاسخ‌هایی همچون آسیب اکسیداتیو و واکنش‌های التهابی ایجاد کنند [17-15].

برای نانومواد مورد استفاده در بسته‌بندی مواد غذایی، راه‌های تماسی استنشاقی و پوستی تنها به کارگران درگیر در کارخانجات تولید نانومواد مرتبط می‌شود. برای مصرف‌کننده‌های نهایی مواد غذایی بسته‌بندی‌شده با نانومواد، اولین نگرانی مشخص کردن میزان مهاجرت نانومواد از بسته‌بندی به داخل مادۀ غذایی و بعد از آن، اگر مهاجرت اتفاق بیافتد، تأثیر این نانوذرات در داخل بدن از دهان تا انتهای مسیر گوارشی خواهد بود.

برخی نتایج در مطالعات نشان می‌دهد که اکسید تیتانیوم (TiO2)، نانوذرات نقره و نانوذرات و نانولوله‌های کربنی می‌توانند از راه دستگاه گوارش وارد جریان خون شوند [19-18]. این فرایند احتمالاً به ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی نانوذرات مانند اندازه و وضعیت فیزیولوژیک ارگان مورد نظر بستگی دارد. بعد از ورود نانوذرات به جریان خون، کبد و طحال دو اندام اصلی پخش نانوذرات در بدن هستند. زمان انتشار در بدن در مورد نانوذرات آب‌دوست با بار سطحی مثبت، به‌طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. برای برخی از نانوذرات ممکن است تمام اندام‌ها در خطر باشند. مهمترین اندام‌های در خطر، دستگاه عصبی مرکزی و سیستم تولید مثل است. از آن جا که اطلاعات اندکی در مورد اثرات طولانی مدت نانوذرات وجود دارد، به‌طور محافظه‌کارانه‌ای باید فرض کرد که نانوذرات غیرمحلول ممکن است در اندام‌های هدف ثانویه، تجمع یابند. نگرانی خاصی در مورد مهاجرت احتمالی نانوذرات به داخل مغز و جنین وجود دارد. تحقیقات بیشتری در هردو مورد برای تأیید یا رد این فرضیه که نانوذرات موجب ایجاد بیماری‌های سیستم عصبی می‌شوند، باید صورت گیرد [20].

 

10- نتیجه‌گیری

محصولات حاصل از فناوری نانو و کاربرد‌هایشان می‌تواند به‌طور بالقوّه‌ای انقلابی در بخش بسته‌بندی مواد غذایی ایجاد کنند و بسیاری از نیاز‌های اساسی این صنعت را در زمینه‌های نوآوری، استحکام، سبکی و مواد فعّال و هوشمند برآورده ‌سازند. همچنین به نظر می‌رسد که در اذهان عمومی، استفاده از فناوری نانو در بخش بسته‌بندی نسبت به دیگر بخش‌های صنعت غذا مفید‌تر بوده و از مشکلات کمتری برخوردار است. راهکار‌های متعددی برای بهبود ویژگی‌های مواد مورد استفاده در فرایند بسته‌بندی از طریق استفاده از فناوری نانو به شکل نانوکامپوزیت‌ها یا نانوپوشش‌ها، هم برای مواد پلاستیکی مرسوم و هم برای پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر، وجود دارد. نمونه‌‌هایی وجود دارد که در آن‌ها سطوح پایین پرکننده‌های نانویی برای افزایش ویژگی‌های مکانیکی و ممانعت‌کنندگی گازی و نوری در بسته‌بندی، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. علاوه ‌بر این، فناوری نانو می‌تواند ویژگی‌های هوشمند دیگری مانند رصد کردن کیفیت محصول از طریق حسگر‌ها و نشانگر‌های ویژه و همچنین تأیید صحت محصولات را در صنعت غذا ایجاد کند.

 

منابـــع و مراجــــع

A. Garland (ed.), Nanotechnology in Plastics Packaging: Commercial Applications in Nanotechnology, Pira International Limited, UK, 2004, 14–63. https://www.abebooks.co.uk/Nanotechnology-Plastics-Packaging-PIRA-Andy-Garland/8887582146/bd

[2] T. Joseph, and M. Morrison, www.nanoforum.it/en, April 2006.

[3] M. Marques, DE. Macquin, Songwon broadens range to flame retardants adds further antioxidants & UV absorbers , Additives for polymers, 2008, 1, 2-3.

[4] D. R. Paul and L. M. Robeson, Polymer nanotechnology; nanocomposites, polymers, 2008, 49, 3187-3204.

J. markarian; “Automative and packaging offer growth opportunities for nanocomposites”, Plastics, Additives and Compounding, Vol.7, I.6, p.18-21, (2005).

[6] M. Marques, DE. Macquin, Dupont unveils TiO2- based light stabilizer; extends antistate additives range, Additives for polymers, 2008, 1, 5-6.

[7] A. Sorrentino, G. Gorrasi and V. Vittoria, Potential perspectives of bio-nanocomposites for food packaging applications, Trends in food sciences and technology, 2007, vol. 18, I. 2, P. 84-95.

[8] A. Kubyshkin, D. Chegodar, Katsev A, et al. Antimicrobial Effects of Silver Nanoparticles Stabilized in Solution by Sodium Alginate. Biochem Mol Biol J. 2016, 2:2. doi: 10.21767/2471-8084.100022

[9] J. Vartiainen, M. Ratto and S. Paulussen, Antimicrobial activity of glucose oxidase- immobilized plasma-actived polypropylene films, Packaging Technology and Science, 2005, Vol. 18, I. 5, P. 243-251.

[10] K. S. Tammaji B. Harish, Patent Application, US 2006/0069197 A1, 2006-03-30

[11] R. Ahvenainen and E. Hurme, Active and smart packaging for meeting consumer demands for quality and safety, Food Additives and Contaminants,1997, vol. 14, I. 6-7, P. 753-763.

M. Smolander, “Novel Food Packaging Techniques”, UK (Cambridge): Woodhead Publishing Ltd, p. 127–143, (2003)

Q. Chaudhry, M. Scotter, J. Blackburn, B. Ross, A. Boxall, L. Castle, R. Aitken, R. Watkins; “Applications and implications of nanotechnologies for the food sector”, Food Additives and Contaminants, Vol.25, I.3, p.241–58, (2008)

[14] حامد اهری، بهروز اکبری، هدایت حسینی، امیرعلی انوار؛ ”کاربرد نانوزیست‌حسگرها در کنترل کیفی صنایع غذایی“، انتشارات انستیتو تحقیقات تغذیه‌ای و صنایع غذایی کشور، دانشگاه شهید بهشتی، چاپ اول، فصل اول، ص 57-1، (1394).

H. Bouwmeester, S. Dekkers, M. Noordam, W. Hagens, A. Bulder, C. de Heer; “Review of health safety aspects of nanotechnologies in food production”, Regulatory Toxicology and Pharmacology, Vol.53, I.1, p.52–62, (2009)

M. Wiesner, J. Bottero; “Environmental nanotechnology: Applications and impacts of nanomaterials”, New York: McGraw-Hill Professional, (2007)

P. Jani, D. McCarthy, A. Florence; “Titanium dioxide (rutile) particle uptake from the ratGI tract and translocation to systemic organs after oral administration”, International Journal of Pharmaceutics, Vol.105, I.2, p.157–68, (1994)

J. Wang, G. Zhou, C. Chen, H. Yu, T. Wang, Y. Ma, G. Jia, Y. Gao, B. Li, J. Sun, Y. Li, F. Jiao, Y. Zhao, Z. Chai; “Acute toxicity and biodistribution of different sized titanium dioxide particles in mice after oral administration”, Toxicology Letters, Vol.168, I.2, p.176–185, (2007)

Y. Kim, J. Kim, H. Cho, D. Rha, J. Kim, J. Park, B. Choi, R .Lim, H. Chang, Y. Chung, I. Kwon, J. Jeong, B. Han, I. Yu; “Twentyeight- day oral toxicity, genotoxicity, and gender-related tissue distribution of silver nanoparticles in Sprague–Dawley rats”, Inhalation Toxicology, Vol.20, I.6, p.575–83, (2008)

[20] M. Siegrist, M. E. Cousin, H. Kastenholz and A. Wiek, Public acceptance of nanotechnology foods and foods packaging; the influence of affect and trust, Appetite, 2007, Vol. 49, I. 2, P. 459-466.