بقلم الدكتورة إيمان المحراث – باحث صحة الاغذية –معهد بحوث الصحة الحيوانية –مركز البحوث الزراعية – مصر
تعتبر اللحوم و منتجاتها هي المصدر الاساسى للبروتين بالنسبة للانسان و نظرا لكثرة إستهلاك اللحوم بشكل كبير فى الآونة الاخيرة وتعرض اللحوم للتلوث البكتيري سواء من البيئة المحيطة أو أثناء مراحل التصنيع المختلفة أو أثناء الحفظ والتوزيع مما شكل تهديدا مباشرا علي صحة المستهلك؛فأصبح استخدام المواد الكيميائية في حفظ اللحوم ومنتجاتها ضرورة ملحة لتفادي فساد تلك المنتجات .ولكن مع مرور الوقت تبين ان هذة المواد لها أثار ضارة علي الصحة العامة . ونظرا للتتقدم العلمي المتسارع والشديد الذي نشهده و ظهور علم النانو تكنولوجي والذي جاء بالحلول الذهبية التى ترضي صناع و مستهلكي اللحوم علي حد سواء ، فلقد تم استبدال تلك المواد الضارة بأخري آمنة تستخدم في حفظ الاغذية ذات الاصل الحيواني بفاعلية و أمان ليحصل المستهلك على غايتة في الحصول على منتج عالي الجودة و خالي من المسببات المرضية والذي يمكن حفظه و تخزينه لفترات زمنية أطول دون تلف أو فساد و دونما أى تأثير علي الصحة العامة .
إن علم النانوتكنولوجي هو ذلك العلم الذي يعني بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي، حيث يختص النانوتكنولوجي باستحداث تقنيات وطرق جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر وهو أدق وحدة قياس مترية معلومة حتى الآن توفر مجموعة واسعة من الفرص لتطوير منتجات وتطبيقات مبتكرة في النظام الغذائي.
و ترتكز فكرة استخدام النانو علي إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد في وضعها الصحيح .وتعتمد خصائص هذه المنتجات على كيفية ترتيب هذه الذرات , حيت يتم التعامل مع المادة على مستوى الذرات والجزيئيات النانونية لخلق مواد جديدة ذات ترتيبات وتجمعات وخصائص مبتكرة وغير موجودة طبيعيا ، بالإضافة إلى إمكانية تحريك الذرات والجزيئيات بدقة لإحداث تفاعلات كيميائية.
والنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن (نانو متر) ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر الشعرة ، وكلمة تقنية النانو هي تصنيع واستخدام المواد والهياكل على مقياس النانومتر. وهي تقنية توفر مجموعة واسعة من الفرص لتطوير منتجات وتطبيقات مبتكرة في النظام الغذائي.
لماذا نستخدم النانوتكنولوجي في مجال صناعة الغذاء؟
- التاثير على السلسلة الغذائية بداية من الإنتاج وحتى المستهلك.
- الحفاظ علي الامن الغذائي و زيادة معدله وذلك عن طريق تسهيل وسائل الكشف عن المسببات المرضية.
- إطالة فترة صلاحية المنتجات الغذائية
- الحفاظ علي سلامة و صحة المستهلك من خلال استخدام الاغلفة الذكية والتي لديها القدرة في الكشف المبكر عن فساد المنتج الغذائي بما تحتويه من مؤشرات تدل علي ذلك.
- تطوير المنتجات الغذائية والحد من تلوثها وانتاج أغذية عالية الجودة.
تطبيقات النانو في صناعة الاغذية ذات الاصل الحيواني:
- التطبيقات الداخلية والغرض منها هو تحسين المادة الغذائية نفسها ، مثل محسنات المذاق و الامتصاص
- التطبيقات الخارجية والغرض منها هو إطالة فترة صلاحية الغداء و تغليفه بمواد نانوية
تطبيقات النانو في قطاع صناعة الغذاء :-
- دعم سلامة الغذاء و إطالة فترة صلاحيتة :
و ذلك باستخدام حبر ذكي يحتوي على جزيئات نانوية حساسة للأكسجين وحساسة جدا للأشعة الضوئية (حساسات نانونية Nanosensors) يتم دمجها في العبوات الغذائية فإذا تعرضت لأي منهما فان لون الحبر يتغير للون الاحمر مما يتيح للمستهلك التعرف علي مدى صلاحية الغذاء الموجودة بها بسهولة و مراقبة أي تغيرات تحدث نتيجة التلوث الميكروبي فيما يعرف بالعبوات الذكية او الاغلفة الذكية.
- الأغلفة النانوية النشطة :
تستخدم في حفظ و تغليف المنتجات الغذائية الطازجة كاللحوم وغيرها من المواد الغذائية حتى بعد فتح العبوة. يتم ذلك بمعالجة أسطح العبوات الخارجية بطبقة رقيقة شفافة مضادة للأكسدة يقل سمكها عن 5 نانومترات ؛ تتميز بأنها آمنة لصحة و سلامة المستهلك ، و لا يتطلب إزالتها من المنتج الغذائي قبل الاستهلاك. كما تتميز أيضا بقدرتها على تحليل الملوثات من المواد العضوية والبكتريا، ومقاومة الميكروبات التي قد تتراكم على الأسطح الخارجية للمنتجات الغذائية خلال فترات الحفظ (مثل جسيمات الفضة أوأكسيد الزنك النانوية ).
وتتكون هذة الاغلفة من قوالب من البوليمرات، يتم التحكم في مقاييس أبعاد فتحات مسامها ولها مواصفات ميكانيكية ووظيفية متميزة تمكنها من منع حدوث تبادل للرطوبة والغازات مع الوسط الخارجي والتي تؤثر في عملية توزيع المواد الملونة ومواد النكهة والمواد المضادة للأكسدة والإنزيمات والمواد المضادة للتلون البني.
- العبوات النانوية الحافظة للأغذية :
تستخدم هذه العبوات فى إطالة فترة الصلاحية أو تحسين النكهة أو اللون أو القيمة الغذائية. لقد تم تطوير عبوات غذائية نانوية يمكنها امتصاص أي روائح أونكهات غير مرغوبة تنشأ داخلها ؛ وتم ايضا إنتاج عبوات قادرة على طرد أو التخلص من غاز ثاني أكسيد الكربون أو الأكسجين إلى خارجها . كما أن هذة العبوات لها القدرة علي إطلاق بعض المواد الكيميائية النانوية داخل العبوات، كالمواد المضادة لنمو الميكروبات والمواد المضادة للأكسدة والملونات والمدعمات الغذائية داخل الأغذية.
- العبوات النانوية البلاستيكية :
والتى تتميز بقدرتها العالية علي حفظ الاغذية و زيادة فترة صلاحيتها أثناء فترة التداول و التخزين وذلك مع عدم تعرضها للتلف لمدة تصل لاكثر من عام و نصف و ذلك بإضافة أنابيب وحبيبات نانوية إليها.
- الكبسولات المسامية :
نجحت أخيرًا إحدى الشركات الألمانية الكُبرى المتخصصة في إنتاج وتعبئة اللحوم المحفوظة في ابتكار كبسولات مسامية مصنعة من غرويات Colloids متدنية الأحجام تقل أبعاد أقطارها عن 30 نانومتر، يتم تعبئتها ببعض الفيتامينات المهمة مثل «ج، هـ» لتضاف إلى مُنتجات تلك اللحوم بغرض رفع قيمتها الغذائية ودون أن يفطن المستهلك إلى وجودها. ويتم ايضا استخدام بعض الأحماض الدهنية الآمنة كمواد حافظة لمنتجات اللحوم المحفوظة حيث توضع داخل نفس الكبسولات ، مما يضمن المحافظة على المنتج وثبات ألوانه.
الخلاصة والتوصيات:
- تستثمر الصناعات الغذائية أموالا طائلة في أبحاث تكنولوجيا النانو, ويعتبر الطعام طعاما نانويا عند استخدام الجسيمات النانوية أو تقنيات أو أدوات تقنية النانو أثناء زراعة الطعام أو إنتاجه أو معالجته أو تغليفه. ويرى الباحثون أن تقنية النانو قد تكون هي المفتاح لحل العديد من المشكلات الحرجة التي تواجه الإمدادات الغذائية في العالم اليوم بما توفره من مواد كالبوليمرات الغذائية المعالجة بتقنية النانو لتحسين جودة الأغذية وسلامتها.
- تعتبر تقنية النانو هي أساس العديد من الأطعمة الجديدة من خلال التلاعب بالألوان والنكهات وتغييرها على المستوى النانوي
- أدى استخدام تقنية النانوتكنولوجى إلى تقدم وتطوير تقنيات وصناعات كثيرة ؛ كصناعات حفظ و تخزين الاغذية نتيجة لاستخدام مواد مبتكرة، لها خصائص متميزة و قدرات هائلة اكتسبتها نتيجة للتحكم في حجم وترتيب الجسيمات المكونة لها, حيث يلعب الحجم الصغير والمساحة السطحية الكبيرة لهذه المواد دورا كبيرا في زيادة فرص اجتيازها لأغشية الخلايا و من ثم تمكنها من تثبيط النشاط الميكروبي بشكل فعال وآمن والقضاء على الميكروبات و ازالتها؛ الامر الذي أدي الي تخزين الاغذية لاطول فترة ممكنة دون فساد أو تلف مع الحفاظ على جودة المنتج .لذا ينصح بتطبيق هذة التقنية الجديدة علي نطاق أوسع في مجال صناعة و حفظ الاغذية ذات الاصل الحيواني وذلك لفاعليتها و انخفاض تكلفتها مع عدم رصد اي آثار ضارة لها علي صحة المستهلك. .
- ومما سبق عرضه من أمثلة ونماذج متعلقة ببعض التطبيقات النانوية في قطاع صناعة المُنتجات الغذائية وتنمية مواردها وضمان سلامتها وجودتها، يتضح أإن الغذاء الصحي السليم الخالي من الملوّثات يمثل ضرورة قصوى باتت مطلبًا ملحًا وضروريًا. ولعل تطبيقات تكنولوجيا النانو في التغذية تمثل أحد أهم الحلول القوية التي يمكن توظيفها لمكافحة هذا الكم الهائل من المشكلات الغذائية والصحية
- وبالرغم من أن تقنية النانو لها ما لها وعليها ما عليها إلا أنها ستظل هى المستقبل الواعد في صناعة الغذاء والعديد من الصناعات الأخرى.
المراجع
Innovations in nanoscience for the sustainable development of food and agriculture with implications on health and environment. Science of The Total Environment, Volume 768, 10 May 2021, 144990
Duncan TV (2011): Applications of nanotechnology in food packaging and food safety: Barrier materials, antimicrobials and sensors. J. Colloid Interface Sci. 363:1-24.
Rai M, Yadav A, Gade A (2009): Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol Adv. 27:76–83.
Brayner R, Ferrari-Iliou R, Brivois N, Djediat S, Benedetti MF, Fievet F (2006): Toxicological impact studies based on Escherichia coli bacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium. Nano Lett. 6:866–870.
Kumar C (2006): Nanomaterials: Toxicity ,Health, and Environmental Issues, 1st Ed., Nanotechnologies for the Life Sciences Vol 5.Wiley-VHC,Weinheim, Germany.
Comments are closed.