ماهي البلازما الباردة وإستخداماتها فى تحسين جودة وسلامة المنتجات الغذائية وصحة البيئة؟

بقلم د هبة الله أحمد – باحث – صحة أغذية- معهد بحوث الصحة الحيوانية معمل فرعى أسيوط-مركز البحوث الزراعية
تُعدّ البلازما الحالة الرابعة من حالات المادة، وهي تمثل أكثر من 99% من المادة المرئية في الكون. وبينما ترتبط البلازما تقليدياً بدرجات الحرارة المرتفعة مثل تلك المنبعثة من الشمس والنجوم،وظهرت في العقود الأخيرة تقنية البلازما الباردة ( (cold plasma والتي تُنتج عند درجات حرارة منخفضة تسمح باستخدامها في التطبيقات الحيوية والصناعية دون إحداث تلف حراري للمادة أثناء تعرضها لتلك النوعية من البلازما.
وتتميز البلازما الباردة بقدرتها على إنتاج أنواع تفاعلية من الأكسجين والنيتروجين، إضافة إلى الفوتونات والجذور الحرة، مما يجعلها أداة فعّالة في مجالات عديدة.
ماهية البلازما الباردة:
 البلازما الباردة هي بلازما غير حرارية لاتتوازن فيها طاقة الإلكترونات مع طاقة الأيونات والجزيئات. فالإلكترونات تمتلك طاقة عالية، بينما تبقى الجزيئات المحيطة منخفضة الحرارة، مما يسمح بتطبيقها على المواد الحساسة مثل الأنسجة الحية والأغذية.
 ويجري توليد البلازما الباردة باستخدام تقنيات متعددة مثل التفرغ الكهربائي بالحاجز العازل، التفريغ التاجي، بلازما النفاثات الجوية، والتفريغ الميكروويفي.
آلية عمل البلازما الباردة:
 تعتمد البلازما منخفضة الحرارة على مزيج من الأنواع الكيميائية التفاعلية أبرزها:
1- الجذور الحرة مثل OH• وO•
2- أنواع الأكسجين النشطة (ROS)
3- أنواع النيتروجين النشطة (RNS)
4-  الأشعة فوق البنفسجية
5 – المجالات الكهربائية
 ويعمل هذا المزيج على إحداث تأثيرات فيزيائية وكيميائية قادرة على تعطيل الخلايا الميكروبية، أو تعديل الأسطح، أو تحفيز التفاعلات دون الحاجة لرفع درجة الحرارة.
أولا: التطبيقات الغذائية:
 تعدّ صناعة الأغذية من أكثر القطاعات استفادة من البلازما الباردة ، حيث تعتبر وسيلة فعّالة للتعقيم دون استخدام الحرارة المرتفعة.
1-تعقيم الأغذية: تقتل البلازما أنواعاً عديدة من البكتيريا والفيروسات والفطريات على سطح الأغذية كاللحوم والالبان والفاكهة دون التأثير على اللون أو الطعم أو القوام.
2-  إطالة العمر الافتراضي: بفضل قدرتها على تثبيط نمو الكائنات الحية الدقيقة.
3- معالجة الأسطح: تعتبر تقنية فعالة لتعقيم الاسطح الملامسة للغذاء مما يوفر حلا عمليا يلبى متطلبات سلامة الغذاء مع تقليل الاعتماد على المواد الكيميائية
4-تنشيط المحاليل الحمضية: مثل حمض الخليك لإنتاج حمض الخليك المفعّل بالبلازماplasma activated acetic acid والذي يتمتع بفعالية مضادة للميكروبات أقوى من الحمض العادي.
ثانيا: التطبيقات الطبية:
 أحدثت البلازما الباردة ثورة في المجال الطبي نتيجة قدرتها على التعامل مع الأنسجة دون حدوث ضرر حراري.
1 – تعقيم الأدوات الطبية والجراحية: حيث توفر وسيلة تعقيم سريعة ومنخفضة التكلفة.
2-  تُحفّز البلازما إنتاج الكولاجين وتزيد تدفق الدم وتحارب البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية مما يعززعلاج الجروح المزمنة وسرعة التآمها.
3 – علاج الالتهابات الميكروبية التي تصيب اللثة.
ثالثا: التطبيقات الصناعية:
حيث تتميز البلازما الباردة بقدرتها الفائقة على ازالة الملوثات الدقيقة والزيوت دون استخدام مواد كيميائية
رابعاً: التطبيقات البيئية:
تلعب البلازما الباردة دوراً حيوياً في حماية البيئة ومعالجة الملوثات.
1- معالجة الهواء: تُستخدم في التخلص من المركبات العضوية المتطايرة والروائح الناتجة عن مخلفات المصانع.
2- معالجة المياه: من خلال إنتاج ماء مفعّل بالبلازما (PAW) يساعد على قتل الميكروبات وتحلل الملوثات الكيميائية.
3 – معالجة النفايات: تُستخدم البلازما الباردة في تحلل المواد العضوية وتحييد الملوثات الخطرة.
مزايا البلازما الباردة:
 صديقة للبيئة ولا تعتمد على المواد الكيميائية.
 توفر تعقيماً فعالاً دون تسخين.
 استهلاك منخفض للطاقة.
 يمكن دمجها في خطوط الإنتاج بسهولة.
 آمنة عند الاستخدام الصحيح ولا تسبب بقايا ضارة.
التحديات المستقبلية:
رغم المزايا المتعددة للبلازما الباردة ، لا تزال هناك تحديات:
 الحاجة لتوحيد تقنيات التشغيل لتطبيقها صناعياً على نطاق واسع.
 ضرورة فهم التأثيرات طويلة المدى على الأغذية والأنسجة.
 تطوير أجهزة صغيرة ومحمولة للتطبيقات الطبية المنزلية.
تمثل البلازما الباردة نقلة نوعية في مجال جودة و سلامة الاغذية حيث تجسد حلا مبتكرا يجمع بين الكفاءة العالية في التأثير وحماية البيئة من التلوث من خلال توليد وسط غازي متعدد الفوائد بدرجة حرارة منخفضة قادرة على تدمير العديد من مسببات الامراض المنقولة بالغذاء دون الحاجة الى استخدام درجة حرارة مرتفعة او مواد كميائية قد تسبب ضرر لصحة المستهلك وتلوث البيئة .