Gıda Teknolojisinin Geleceği: Nanoteknoloji

Nanoteknoloji maddeyi atom ve molekül düzeyinde işleme, ölçme, tasarlama, modelleme ve değiştirme gibi çalışmaları içeren, 100 nanometreden daha küçük boyutlarda yapılan, maddenin fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini geliştirmeyi veya tamamen yeni özellikler kazandırmayı amaçlayan hızla ilerleyen bir bilim ve teknoloji alanıdır. Nanoteknoloji son zamanlarda hızla ilerleme göstererek gıda alanında da kendine oldukça kullanım alanı bulmuştur. Farklı uygulamalarla gıda endüstrisinde kendine yer edinen nanoteknoloji, gıda geleceği için oldukça umut vaadetmektedir.

Gıdalarda Nanoteknoloji Uygulamaları

Nanoteknoloji uygulamaları gıda alanında bir çok alanda kullanılmaya başlamıştır. Özellikle paketleme ve gıda güvenliği alanında kullanılan nanoteknoloji avantajlı ve verimli bir kullanım olarak görülmektedir. Nanoteknolojinin kullanıldığı alanlar şunlardır;

Ambalaj ve Koruma: Nano-malzemeler, gıda ambalajlarında kullanılarak, gıdaların raf ömrünü uzatmak veya gıda kaynaklı hastalıkları önlemek için kullanılabilir. Örneğin, nanoparçacıklar bakteri büyümesini önleyebilir veya ambalajın gıdayı çevresel etkenlerden korumasını sağlayabilir.

Besin Katkı Maddeleri: Nanoteknoloji, besin katkı maddeleri olarak kullanılan vitaminler, antioksidanlar ve renklendiriciler gibi maddelerin daha etkili bir şekilde taşınmasını ve emilimini sağlayabilir. Bu, besinlerin içine entegre edilerek daha iyi bir biyo-yararlanım sağlanmasını amaçlar.

Besin Takviyeleri: Bazı gıda takviyeleri nano boyutunda partiküller şeklinde formüle edilebilir. Bu, özellikle vitamin, mineral veya diğer besin maddelerinin daha iyi emilimini sağlamayı amaçlar.

Lezzet ve Tatlandırıcılar: Nanoteknoloji, gıda endüstrisinde lezzet ve tatlandırıcıların daha etkili ve homojen bir şekilde dağılmasını sağlayabilir, bu da ürünlerde daha tutarlı bir tat ve lezzet elde edilmesine yardımcı olabilir.

Tüm bu uygulamalar içerisindeen yaygın olarak kullanılan nanoteknolojik uygulama ambalajlama ve paketlemedir. Bunun sebebi ise gıda veya yemeklerde çok çabuk bozulmalar oluşabilir. Bu durumda gıda israfının önüne geçmek, gıda raf ömrünü uzatmak ve toksik tehlikeleri ortadan kaldırmak için nanoteknoloji çok tercih edilen bir yöntemdir. Bu bozulmalar kimyasal veya fiziksel olabilir. Her durumda gıdanın en üst düzeyde korumasını yapabilmek için önem arz eden bir uygulamadır.

Bu uygulamalar birkaç alt başlıkta incelenebilir;

Nanomateryal kontrolleri; Bu şekildeki nanoteknolojik uygulamada, paket içindeki ürünün pH’ı, sıcaklık ve nem, tazelik kontrolleri yapar. Ayrıca gıdaların raf ömrünü uzatır ve akıllı paketleme sağlar. Akıllı paketleme; gıda ürünlerindeki mikrobiyal veya biyokimyasal değişiklikleri algılamak için tasarlanmıştır.

Nanosensörler; Raf ömrünü uzatmak için gıdalardaki bozulmaları erken teşhis ederek gerektiğinde nanoantimikrobiyal salgılar(akıllı paketleme).

Nanobilim; Folyoların bariyer yeteneklerini geliştirerek (ısı, kimyasal madde, mekanik etkenler ve mikroplar gibi), onların dayanıklılığını ve ısıya karşı dirençlerini artırabilir. Ayrıca, aktif antimikrobiyal ve mantar önleyici özelliklere sahip yüzeyler sunabilir. Bu teknoloji aynı zamanda gıda katkı maddelerinin maliyetini düşürerek ve gıda ürünlerinin raf ömürlerini uzatarak fayda sağlayabilir.

Baktığımızda nanoteknoloji aslında farkında olmasakta hayatımızın bir çok yerinde kullandığımız bir şeydir. Bu nanoteknolojik uygulamaların bize ve endüstriye kazandırdığı bazı avantajlar vardır.

Paketleme:

Sıcaklık değişimine karşı direnci artırırlar.
Basınç ve diğer mekanik hasarlara karşı dayanıklılığı artırarak koruma sağlarlar.
Ultraviyole ışınların gıdaya ulaşmasını engellerler.
Bozulmayı önlerler.
Naylon nanopartiküller, oksijen ve karbondioksitin gıdanın içine geçmesine izin vermez, böylece gıdanın tazeliğini korur ve olası kötü koku oluşumunu engelleyerek gıdanın raf ömrünü uzatırlar.

Besin Kalitesi:

Antioksidanlar ve karotenoidler gibi maddeler, içeceğin içinde daha homojen bir şekilde dağılarak gıda kalitesini artırır.
Polifenoller, mineraller ve benzeri aktif bileşenler, nanopartiküller aracılığıyla enkapsüle edilerek, kötü tat oluşumunu önlemek ve oksidasyondan korunmayı sağlar.
Enkapsülasyon için kullanılan nanopartiküller lipozomal olarak adlandırılır. Bu maddeler, antimikrobiyal ajanlar, proteinler, enzimler gibi fonksiyonel bileşenleri kapsülleyerek taşırlar.

Gıda Güvenliği:

Bakteri ve mantarların saptanmasında sensör görevi görmektedirler.
Yiyeceklerin soğutulmasında kullanılan bandajların yapısında bakteri ve herhangi bir mikroorganizmanın çoğalmasını engellemek amacıyla gümüş nanopartiküller kullanılmaktadır.

Teknolojik Avantajları:

Nanoteknolojinin gıda içeriği mikrokapsülleme için başlıca faydaları şunlardır: Yüzey alanındaki bir artış, tatların ve gıda bileşenlerinin biyoyararlanımında iyileşmeye yol açabilir. Bu, özellikle düşük çözünürlüğe ve/veya düşük tat ve koku algılama eşiklerine sahip aroma bileşenleri için önemlidir.
Suda çözünürlüğü düşük bileşenlerin çözünürlüğünün iyileştirilmesi
Optik olarak şeffaf (içecek uygulamasında önemlidir): 100 nm'den küçük yağ damlacığı boyutlarına sahip nanoemülsiyonlar ve mikroemülsiyonlar optik olarak şeffaftır.
Püskürtmeyle kurutma sırasında işleme sırasında daha yüksek bileşen tutma (uçucu organik karbon (VOC) azaltma).
Gerçek moleküler çözüme daha yakın (yoğunluk gibi sistem özelliklerinde homojenlik),
Kapsüllenmiş bileşenin daha yüksek aktivite seviyeleri.

Nanotechnology in Agriculture and Food Systems | NIFA

Gelecekte nanoteknoloji, gıda endüstrisi başta olmak üzere sağlık, ilaç, tarım, elektronik gibi pek çok alanda yeni teknolojik gelişimlerde önemli bir rol oynayacak. Gıda endüstrisinde nanoteknoloji, yeni ürünlerin yaratılmasını sağlamanın yanı sıra gıdaların tadını ve dokusunu geliştirerek kalite ve besin değerini artırıyor. Aynı zamanda nanomalzemeler ve nanosensörler, gıdalardaki mikroorganizmaların tespitini sağlayarak gıda kalitesini izlemekte ve gıda bozulmalarının önüne geçmek için önemli bir teknolojik gelişme olacaktır. Bu gıda güvenliği sağlanarak en önemli şey olan gıda israfının önüne geçilecektir. Gıdalarda nanoteknoloji aktif ve akıllı paketleme, sensörler ve nanobilim şeklinde önemli gelişmeler göreceğizdir. Bu teknolojiyle geleneksel ambalaj yerini akıllı ambalajlara bırakacak gibi görünüyor. Bu da gıdalardaki bozulma belirtilerini önceden tespit ederek ürünlerin güvenilirliğini ve raf ömürlerini garanti altına alacak.