تكنولوجياالأغذية النانومترية:
يعني مصطلح نانو الجزء من المليار ؛ فالنانومتر هو واحد على المليار من المتر ولكي نتخيل صغر النانو متر نذكر ما يلي ؛ تبلغ سماكة الشعرة الواحدة للإنسان 50 ميكرومترا أي 50,000 نانو متر, وأصغر الأشياء التي يمكن للإنسان رؤيتها بالعين المجردة يبلغ عرضها حوالي 10,000 نانو متر، وعندما تصطف عشر ذرات من الهيدروجين فإن طولها يبلغ نانو مترا واحدا فيا له من شيء دقيق للغاية.
قد يكون من المفيد أن نذكر التعاريف التالية:
1- مقياس النانو : يشمل الأبعاد التي يبلغ طولها نانومترا واحدا إلى غاية الـ100 نانو متر
2- علم النانو : هو دراسة خواص الجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز مقاييسها الـ100 نانو متر.
3- تقنية النانو : هو تطبيق لهذه العلوم وهندستها لإنتاج مخترعات مفيدة.
و على ذلك يتم تعريف تكنولوجيا النانو على إنها تصميم وإنتاج و تطبيق النظم والأجهزة من خلال السيطرة على حجم وشكل المواد في حدود 10-9 من نطاق المتر. و تعرف الهيئة الأمريكيةالوطنية للنانو تقنية النانو (أرلينغتون، VA، الولايات المتحدة الأمريكية) بأنها "الفهم والسيطرة على المواد في أبعاد ما يقرب من 1-100 نانو.
يحتل الغذاء اهمية بارزة حيث التحدى الاول للانسان منذ الازل و فى عصرنا الراهن ومع التطورات الكبيرة فى مجال الزراعة و الأزدياد المطرد فى عدد السكان صارت قضية الأمن الغذائى من أهم القضايا التى تهم جميع الشعوب. وتواجه صناعة الأغذية والتصنيع البيولوجي تحديات هائلة لتطوير وتنفيذ النظم التي يمكن أن تنتج أغذية ذات جودة عالية، و آمنة على أن تكون فعالة ومقبولة بيئيا ومستدامةحتى تستطيع مواجهن تواجه هذه المجموعة المعقدة من التحديات الهندسية والعلمية . و لذلك تحتاج الصناعة الى ابتكار عمليات تصنيعية و منتجات و أدوات جديدة .
و تكتسب تقنية النانو أهمية كبيرة في جميع أنحاء العالم لصناعة المواد الغذائية والتصنيع البيولوجي لتلبية الطلب المتزايد و الناتج من النمو السكاني وزيادة الدخل في البلدان النامية ,حيث من المتوقع أن تحسن تقنية النانو عمليات الإنتاج لتوفير منتجات ذات خصائص أفضل ووظائف جديدة في صناعة المواد الغذائية والتصنيع البيولوجي.
و يصف مصطلح 'nanofood' الأغذيةالتي تم زراعتها أو إنتاجها أو معالجتها أو تعبئتها باستخدام تقنيات تكنولوجيا النانو و أيضا الأجهزة المستخدمة فى عملية الصناعة .
إن بعض الشركات أصبحت مدركة لأثر النانو تكنولوجيا و قدمت تسهيلات بحثية كثيرة و هناك تطبيقات واعدة لا زالت فى إطار البحث و الدراسة و رغم إن هناك بعض أغذية النانو موجودة بالسوق العالمى مثل(كبسولات النانو لتنشيط نكهة الأغذية و لصهر الأستيرويدات النباتية لإستبدال كلسترول اللحوم بأنابيب و جزيئات النانو مثل الجيلاتين و مواد اللزوجة و جزيئات النانو لإآزالة الكيميائيات و المسببات المرضية فى الغذاء.
و هناك أيضا أغلفة نانويةمزودة بمضادات الميكروبات و الفطريات ، و شرائح نانو كمواد عازلة لمنع فساد الأغذية و منع إمتصاص الأكسجين).
إلآ أن الحتمالات الكبيرة سوف تجذب الكثير من المتنافسين فى هذا الحقل البكر من أجل انتاج افضل للمحاصيل الزراعية، حيث يعتقد العلماء إن إستخدام تقنية النانو سيساعد شركات الغذاء على إنتاج مواد غذائية خالية من أضرار المواد الحافظة واقل كذلك ثمناً مما هي عليه اليوم، وذلك من خلال إستخدام اقل للمواد الكيميائية في تحضير و إنتاج المواد الغذائية مستقبلاً و هذا دفع الكثير من الشركات التى كانت تتردد فى الإعلان عن برامجها البحثية فى مجال أغذية النانو عن أنشطتها للجمهور من أجل تطوير الأغذية الموجودة حاليا و تطوير أغذية جديدة للحفاظ على السيطرة قى الأسواق. انشات شركة كرافت المتخصصة فى الأغذيةإتحاد لأقسام البحوث العلمية لاختراع مشروبات لا لون و لا طعم مبرمجة فقريبا يمكنا شراء مشروب لا لون له و لا طعم يتضمن نانو جزيئات للون و الطعم عندما نضعه فى الميكروويف على تردد معين يصبح لدينا عصير ليمون وعلى تردد اخر يصبح عصير تفاح و تسمى هذه الأنواع الأغذية الجذابة و التى يتم فيها تغير الغذاء وفقا للحاجة و المبدأ فى هذه الأغذية أن بها ا لالأف من كبسولات النانو و التى تحتوى على محفزات للنكهة و اللون او عناصر تغذية مضافة مثل الفيتامينات و التى تكون سائدة فى الغذاء و تحرر قفط عند رغبة المستهلك.
أهداف مجال تكنولوجيا الأغذية النانومترية هي:
1. تحسين توصيل المغذيات الدقيقة والمكونات الغذائية النشطة بيولوجيا.
و هناك أربع مجموعات رئيسية من التحديات المرتبطة بإيصال المواد الغذائية: (1) الثبات (أي ضد الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسدة أثناء تجهيز الأغذية)، (2) طعم ولون (أي تجنب لطعم و الرائحة الغير مستساغة)، (3) السلامة، و (4) الإتاحة الحيوية. حيث يمكن لهذه التكنولوجيا معالجة كل ذلك.
ويمكن استخدام تكنولوجيا النانو لمعالجة كل من هذه التحديات.
2. الرقابة : الرقابة على المركبات الحيوية النشطة،مثل( أوميغا 3 الأحماض الدهنية) لتجنب الإجراءات الدورية والآثار الجانبية المحتملة. و له تطبيقات مهمة للأغذية المصممة للأشخاص المصابين بداء السكري، على سبيل المثال، حيث سيكون من المرغوب فيه للحفاظ على حالة ثابتة من إفراز الجلوكوز
3. تتبع المنتج. كما أثبتت تهديدات الميلامين الأخيرة ، فالقدرة على تتبع الملوثات إلى مصدرها هو عنصر هام من سلامة الأغذية.
4. سلامة الغذاء.
استخدام الجزيئات النانوية الملتصقة و المحددة من البكتيريا المسببة للأمراض من الدواجن.
5. تطوير التعبئة بإستخدام الأغلفة الذكية التى لا تسمح فقط بمنع التلوث أو منع انتشاره ولكن أيضا بالكشف عن غيرها من المركبات." والمثال الكلاسيكي على هذا النوع من التطبيق هو الذي يتحكم في إطالة فترة ما بعد النضج للموز الأخضر أو الأصفر لأطول فترة ممكنة.
لذلك، تعتبر تقنية النانو أداة من الأدوات الجديدة للحفاظ على الصحة و التى تمكن المواد النانومترية من الوصول الى الجزء المرغوب و المستهدف من الجسم .
أصبح تأثير تكنولوجيا النانو في صناعة الأغذية أكثر وضوحا على مدى السنوات القليلة الماضية لما لها من القدرة على إحداث ثورة في الصناعات الزراعية والغذائية بإستخدام أدوات جديدة لعلاج الأمراض الجزيئية، والكشف السريع عن المرض ، وتعزيز قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية ؛و إستخدام أدوات جديدة للكشف عن السموم وحماية البيئة و هذا يدل على أهمية إرتباط النانوتكنولوجيا لكل من العلوم و الهندسة و الزراعة فى منظومة الغذاء... إلخ.
ولقد إهتم قسم الصناعات الغذائية بالمركز القومى للبحوث بهذة التكنولوجيا مبكرا وحصل على مشروع من صندوق العلوم و التنمية التكنولوجية "الأغذية النانومترية " ثم أنشأ معمل للأغذية النانومترية يحتوى على العديد من الأجهزة التي تساعد هذه التكنولوجيا ومع أعضاء مدربين تدريبا جيدا.
و تقوم الأبحاث في هذا المعمل على استخدام تكنولوجيا النانو والكبسلة للوصول الى مواد متناهية الصغر تسمح لها للوصول الى الأجزاء المرغوبة من الجهاز الهضمي و تشمل:
• تطوير المواد الغذائية الطبيعية و مواد الكبسلة الجديدة التي يمكن استخدامها من قبل الصناعات الغذائية.
• استخدام البروتينات والكربوهيدرات فى تطوير مواد جديدة مغلفة تحمي المكونات خلال مرورها فى الجهاز الهضمي إلى أحد المواقع المستهدفة في القناة الهضمية.
• إختبارات الثبات( ثبات و تفاعلات العناصر الحيوية المختلفة داخل الأغلفة) أثناء الكبسلة
• تجريب طرق جديدة لتحسين المواد الحيوية في الأغذية مع تقليل الفقد فى نشاطها الحيوى ودون المساس بنوعية الطعام المستخدمة.
• العمل من أجل فهم التجميع الذاتي والثبات للمواد النانومترية فى التغليف أثناء التصنيع الغذائى.
ويأمل القسم أن يتمكن فى المستقبل القريب من إنتاج ونزول هذه المنتجات قى الأسواق بما يخدم الصناعة و المستهلكين بعد تعريفهم بأهمية هذه المنتجات.
ا.د./ عزة أنور أمين حسين
أستاذ باحث متفرغ بقسم الصناعات الغذائية بالمركز القومى للبحوث
