د ولاء الشريف تكتب: فوائد تطبيقات التقنية النانوية فى انتاج مواد تعبئة وتغليف الاغذية

باحث أول معهد بحوث صحة الحيوان – مركز البحوث الزراعية – مصر

خلال السنوات الاخيرة ومع زيادة اسعار اللحوم الحمراء تم الاتجاه الي استهلاك لحوم الدواجن كبديل غذائي رخيص الثمن هذا وتتعرض لحوم الدواجن للتلوث بالكثير من البكتيريا من مصادر مختلفة سواء كانت من البيئة المحيطة أو أثناء خطوات التصنيع المختلفة كذلك أثناء الحفظ والتوزيع مما يسبب أضرارا علي الصحة العامة.

ولذلك اصبح استخدام المواد الكيميائية والصناعية لحفظ اللحوم ومنتجاتها ضروريا لتلافي التلف السريع للمنتجات ولكن بعض منها لها اثرا سيئا على صحة الانسان .

ومع زيادة الوعي اصبحت الشركات تهتم بأستخدام المواد الطبيعية التي ليس لها أثر ضار على صحة المستهلك واستبدال المواد الأخرى الغير طبيعية . وتعتبر الأغلفة المحتوية على مضادت بكتيرية ذات اهمية بارزة في اطالة صلاحية المنتجات الغذائية و تقليل مخاطر البكتيريا الممرضة و الملوثة لأسطح الأغذية.

علم النانو   (Nano Science) :

هو العلم الذي يعتني بدراسة وتوصيف مواد النانو (هى مواد فى حجم من 1-100 نانو وتعادل  ^9-10 من المتر) وتعيين خواصها وخصائصها الكيميائية، والفيزيائية، والميكانيكية مع دراسة الظواهر المرتبطة الناشئة عن تصغير أحجامها.

تكنولوجيا النانو(Nano Technology) :

دراسة علم النانو والعلوم الأساسية الأخرى وتوافر المقدرة التكنولوجية لتخليق المواد النانوية والتحكم في بنيتها الداخلية من ذرات متناهية الصغر والتلاعب بها لمواضع أخرى ودمجها مع ذرات لمواد أخرى لتكوين شبكة بلورية فنحصل على مواد نانوية الأبعاد متميزة الخواص عالية الأداء تُوظف في التطبيقات المختلفة.

إن إعادة تشكيل الطبيعة على مقياس النانو متر تؤدي إلى مواد ذات خصائص جديدة عجيبة، تختلف عن المواد العادية بقوتها وخصائصها الكهربائية والحرارية، والفاعلية الكيميائية ولونها وخصائصها المغناطيسية، وتستطيع أيضاً هذه التقنية أن تشكل مواد لم تُر من قبل.

تتلخص فكرة استخدام تقنية النانو في إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد في وضعها الصحيح، حيث أنه كلما تغير الترتيب الذري للمادة كلما تغير الناتج منها إلى حد كبير. وتعتمد خصائص هذه المنتجات على كيفية ترتيب هذه الذرات، فإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات على سبيل المثال في الفحم يمكننا الحصول على الماس.

ويتعامل العلماء والمهندسون مع المادة في هذا المقياس على مستوى دقيق جدا أي على مستوى الذرات والجزيئيات النانونية، ليس لبناء أجهزة نانونية فحسب، بل لخلق مواد جديدة ذات ترتيبات وتجمعات وخصائص مبتكرة وغير موجودة طبيعيا ، بالإضافة إلى إمكانية تحريك الذرات والجزيئيات بدقة لإحداث تفاعلات كيميائية.

مواد التعبئة والتغليف للاغذية:-

أ – الأغلفة الذكية المثبطة للبكتيريا Smart Packaging:

إنتاج أغلفة نانوية تتألف من قوالب من البلمرات، يتم التحكم في مقاييس أبعاد فتحات مسامها ولها خواص ميكانيكية ووظيفية جيدة 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 و استخدامها في تغليف المنتجات الغذائية الطازجة كاللحوم والأجبان والخضر والفواكه وغيرهم وحفظها حتى بعد فتح العبوة بمعالجة أسطح العبوات الخارجية بطبقة رقيقة شفافة مضادة للأكسدة يقل سمكها عن 5 نانومترات.

وتتميز بكونها عناصر لمواد نانوية آمنة غير سامة، متوافقة حيويا مع الإنسان، فلا تلزم إزالتها عند تناول المنتج الغذائي، والمواد الأكثر استخداما (فلز الفضة وبعض أكاسيد الفلزات مثل ثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد النحاس وأكسيد الزنك) وتتميز حبيبات تلك الأكاسيد بقدرتها على تحليل الملوثات من المواد العضوية والبكتريا، ومقاومة الميكروبات التي قد تتراكم على الأسطح الخارجية للمنتجات الغذائية خلال فترات الحفظ.

ب- اغلفة تزيد من صلاحية المنتج وقيمتة الغذائية:

تستطيع أغلفة هذه العبوات أن تطلق بعض المواد الكيميائية النانوية داخل العبوات، كالمواد المضادة لنمو الميكروبات والمواد المضادة للأكسدة والملونات والمدعمات الغذائية داخل الأغذية لإطالة فترة الصلاحية أو تحسين النكهة أو اللون أوالقيمة الغذائية، وتطوير عبوات غذائية نانوية يمكنها امتصاص أي نكهات أو روائح غير مرغوبة تنشأ داخلها وإنتاج عبوات تستطيع ضخ غازات ثاني أكسيد الكربون أوالأكسجين إلى خارجها.

ج- الاغلفة الذكية الفعالة Active packaging:

دمج حساسات نانوية (Nanosensors) في العبوات الغذائية عبارة عن حبر ذكي يحتوي على جزيئات نانوية حساسة للأكسجين وحساسة جدا للأشعة الضوئية فإذا تعرضت لأيهما فان لون الحبر يتغير بلون أحمر مثلا فيستطيع المستهلك العادي تحديد مدى صلاحية المادة الغذائية الموجودة بها ورصد أي تغيرات غير طبيعية قد تطرأ على الطعام نتيجة الإصابة بملوث بكتيري فيما يطلق عليه العبوات الذكية

د- القوارير البلاستيكية:

عدم تعرضها للتلف أثناء التداول وزيادة بقاء السوائل سليمة من دون تلف لمدة تصل 18 شهرا بإضافة أنابيب وحبيبات نانوية من الصلصال إليها.

هـ- صناعة الورق:

إضافة ثاني أوكسيد التاتنيوم أو الفضة بصورة متناهية الصغر فيحسن من الخصائص الحاجزية ضد بخار الماء والغازات والروائح واستخدامها كأفلام مضادة للميكروبات والبكتيريا لتغليف المواد الغذائية.

ومن هنا كانت فكرة عمل اغلفة مضادة للبكتيريا الضارة وفى نفس الوقت تلك الاغلفة امنه ويمكن التخلص منها طبيعيا حيث انها صديقة للبيئة وتتحلل ذاتيا وبالتالى يمكن التخلص منها بسهولة دون حدوث اى اضرار او تلوث بيئى, غير انها قادرة على زيادة فترة الصلاحية للمنتج.

ويعتبر الاستافيلوكوكس اوريوس من الميكروبات الضارة والمسببة للعديد من امراض التسمم الغذائي والملوثة للعديد من المنتجات الغذائية والتى تلوثها وتتكاثر بسهولة فيها بالاضافة الى انها مقاومة للعديد من المضادات الحيوية ويصعب علاجها والتخلص منها.

لكن باستخدام تقنية النانو اصبح من السهل التخلص منها وبطرق امنه مع الحفاظ على المنتج امن وصحى للاستهلاك الادمى.

وطرق التخلص منها باستخدام تقنية النانو والتى اعتمدها الباحثون اما عن طريق اختراق جدار الخلية البكتيرية وتدميرة او بزيادة انتاج الاكسجين النشط (ROS) الذي يؤدي لتسمم الخلية البكتيرية والتخلص منها او بتدمير المحتوى الداخلى للخلية (السيتوبلازم) او بالارتباط بالحمض النووى للبكتيريا وتدميرها.

ومع صغر حجم النانو يؤدى لاختراق جدار الخلية بسهولة ايضا مما يؤدي لزيادة كفاءة تلك التقنية فى القضاء على البكتيريا الضارة والمقاومة للمضادات الحيوية منها.

ومن هنا تعد عملية إنتاج الأغذية الجديدة ضمن مجال المنتجات الاستهلاكية القائمة على تقانة الصغائر والتي تظهر بالأسواق بمعدل من 3 إلى 4 سلع أسبوعياً، وهذا بناءً على ما أورده مشروع تقانة النانو الناشئة (PIN) ، والذي اعتمد في تقريره هذا على جَردٍ أُجري على نحو 609 منتج نانوي سواءً معروف أو مذعوم.

وتتضمن قائمة (PIN) ثلاثة أطعمة – وهي نوعاً من زيوت الكانولا ويطلق عليه (كانولا أكتف أويل)، ونوعاً من الشاي يطلق عليه (نانو تي) بالإضافة إلى موجةٍ من شكولاته الحمية يطلق عليها (نانوسيوتيكال سليم شيك شوكلات).

وبالتالى ومما سبق فان تقنية النانو تفرض وجودها حديثا فى صناعة الغذاء ولمواكبة تلك التقنية يجب عمل العديد والعديد من الابحاث لاثبات مدى سلامتها على صحة المستهلك وتاثيرها على المنتجات الغذائية.