اعلام انقضای مواد غذائی با نانو برچسب هوشمند

تیمی از پژوهشگران موفق به طراحی و ساخت نوعی برچسب هوشمند شده اند که قادر به شناسائی تغییرات شیمیائی رخ داده در مواد غذائی و آرایشی شده و از بروز مسمومیت یا اسراف مواد غذائی جلوگیری می کند.

آیا گذاشتن پنیر برای مدتی طولانی در یخچال و یا اعتماد به حس بینائی و تغییرات ظاهری رخ داده در مواد غذائی موجود در کابینت یا قفسه های غذائی که به طور سنتی برای سال ها از آن استفاده کرده ایم، روشی امن محسوب می شود؟ قطعا این روش را نمی توان روشی امن و بدون نقص دانست. طی سال های گذشته  و برای رفع این مشکل برچسب های هوشمندی طراحی شده اند که می تواند بسیار کارگشا و مفید بوده و از  ایجاد مسمومیت و همچنین اسراف و دور ریز بی دلیل مواد غذائی جلوگیری کند.

به تازگی تیمی از پژوهشگران با طراحی و ساخت سنسورهای جدید که در ساختار آن از نانو سازه های ویژه ای استفاده شده است؛ موفق به ارائه برچسب های هوشمند مواد غذائی و آرایشی شده اند.

سنسورهای جدید به کار رفته در برچسب های هوشمند حاوی نانوساختارهایی هستند که هنگام اتصال به ترکیبات مواد غذائی و آرایشی و مواجه با موادی که باعث خراب شدن یا آلودگی محصول بسته بندی شده توسط باکتری ها می شوند، تغییر رنگ داده و شرایط مجاز بودن استفاده یا عدم استفاده از این مواد را اعلام می کنند.

البته باید به این نکته نیز اشاره کرد که سنسورها و برچسب های هوشمند فعلی و مورد استفاده در بازار  به صورت مایع بوده و در کانال های ویژه داخل برچسب ها حرکت کرده و به بررسی شرایط مواد داخل بسته می پردازند اما این سنسورهای جدید به نوعی طراحی شده اند که تمام مواد واکنش دهنده هوشمند در یک قطعه کاغذ در قطع تمبر پستی قرار گرفته اند. به این ترتیب امکان تماس مستقیم این برچسب ها با بخشی از مواد غذائی یا آرایشی به عنوان نمونه وجود داشته و برای نمونه می توان در طراحی بسته های مختلف به گونه ای عمل کرد که بخشی کوچک از مواد به صورت مجزا قرار گرفته و با برچسب در تماس باشد. به این ترتیب می توان دریافت که آیا ماده فوق هنوز قابل استفاده بوده یا فاسد شده و باید دور ریخته شود.

شرح کامل این فناوری و جزئیات آن روز بیست و یکم آگوست برابر با سی ام مرداد ماه در دویست و پنجاه و چهارمین نمایشگاه و نشست ملی انجمن شیمی آمریکا در واشنگتن National Meeting & Exposition of the American Chemical Society  ارائه شده است. آزمایش های اولیه این برچسب های هوشمند پیش از این روی برخی مواد غذائی و نوشیدنی انجام شده بود. گفته می شود از این سنسورهای هوشمند همچنین می توان برای شناسائی گیاهان داروئی جدید یا منابع آنتی اکسیدان ها در مناطقی دور افتاده از قبیل جنگل های آمازون استفاده کرد.

گفتنی است پیش از این و در سال های گذشته پژوهشگران انگلیسی موفق به ساخت نوعی متفاوت از برچسب های هوشمند شده بودند. این محصول انگلیسی یک برچسب واکنش زیستی bioreactive است که زمان دقیق فاسد شدن مواد غذائی را بر اساس وضعیت مواد داخل بسته اعلام می کند و در واقع تنها زمانی که مواد غذائی واقعا فاسد شده باشد، این برچسب اعلام اخطار کرده و دیگر از آن ماده غذائی نمی توان استفاده کرد. ن

وع عملکرد این برچسب ها به گونه ای است که برای تخمین فساد مواد غذائی؛ یک برچسب ویژه از جنس ژلاتین روی سطح مواد استفاده می شود که این ماده طبیعی می تواند بر اثر تغییرات شیمیائی ماده غذائی بسته بندی شده، واکنش نشان داده و زمان دقیق انقضای تاریخ مصرف آن ماده غذائی را بر اساس شرایط منحصر به فرد همان بسته اعلام کند. ژلاتین یک ماده طبیعی است که دقیقا را می تواند فرایند فاسد شدن مواد غذائی طی کند و این فرایند از طریق ساختار فیزیکی این ماده قابل مشاهده است یعنی زمانی که ژلاتین به حالت جامد باقی مانده یعنی مواد غذائی شما قابل مصرف هستند و زمانی که تمامی این ژلاتین تبدیل به مایع شد، شما با لمس این برچسب و آگاهی از مایع بودن ژلاتین می توانید مطمئن شوید که مواد غذائی محتوی بسته، فاسد شده و قابل استفاده نیستند.

فناوری نانو در بسته بندی و سلامت مواد غذایی

پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی، هدف بسیاری از شرکت هاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ های کوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرف کننده را از فساد ماده غذایی آگاه سازند. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزایش ویژگی های دیواره (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی)، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. چشم اندازهای مالی فناوری نانو، صنایع بسته بندی را پررونق نشان می دهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر حدود 1.1 میلیارد دلار است و پیش بینی می شود تا سال 2010 به 7.3 میلیارد دلار برسد. با این وجود، صنعت بسته بندی هوشمند از آنچه پیش بینی شده بود جلوتر رفته و نشانه های تکامل آن به خوبی پیداست.

شرکت Bayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نام Durethan KU2-2601 تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فساد مواد غذایی را به تعویق می اندازند.

محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می کنند. با این کار، دیگر نیازی به فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کارگیری زیست تراشه های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ای، بتواند آفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می شود.

پروژه سرمایه گذاری شده اتحادیه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهای ارزان با توان تشخیص آسان در سلامت محیط زیست است، فعالیت دیگری در زمینه آنالیز مواد غذایی دارد. در ابزارهایی که از حامل (cantilever) استفاده می کنند، روش بدین صورت است که تیرک (Tip) با ماده شیمیایی پوشانده شده و در برخورد با مولکول های خاصی، سیگنال ایجاد می کنند. BioFinger با استفاده از این حامل ها که به یک میکروتراشه متصل است کوچک تر و قابل حمل می شود.

فناوری شناخت فرکانس های رادیویی (RFID) در بیش از 50 سال پیش توسعه یافت، ولی امروزه این فناوری راه خود را برای کنترل مواد غذایی در مغازه ها پیدا کرده است. در این فناوری با استفاده از میکروپردازشگر ها می توان داده ها را به گیرنده های بی سیم ارسال کرد. امروزه می توان از این روش برای کنترل اقلام غذایی از انبار تا دست مصرف کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نیاز به اسکن دستی و خواندن یک به یک دارند، برچسب های RFID نیازی به خوانده شدن خطی نداشته و امکان خواندن تعداد زیادی از آنها در یک ثانیه وجود دارد. فروشگاه های زنجیره ای مانند Wal Mart، Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمایش این فناوری هستند. ضعف اصلی این روش، افزایش هزینه تولید است که نتیجه ساخت سیلیکونی آن می باشد. با ترکیب فناوری نانو و الکترونیک (نانوترونیک) این برچسب ها ارزان تر و کاراتر شده، همچنین پیاده سازی آنها آسان تر می شود.

منابع: سیناپرس،‌ نیودیزاین