الدكتور حسام الدين كمال يكتب : الأغلفة المحتوية على مضادت بكتيرية ودورها في اطالة صلاحية المنتجات الغذائية

النشاط المضاد البكتيرى لأغلفة الكيتوزان المحملة بالمركبات الزيتية الأساسية النانومترية على بعض البكتيريا الممرضة المعزولة من لحوم الدجاج بمدينة سوهاج

يحتل الغذاء أهمية بارزة حيث يعد التحدى الأول للأنسان منذ الأزل وفى عصرنا الراهن ومع التطورات الكبيرة والأزدياد المطرد في عدد السكان صارت قضية الامن الغذائى من أهم القضايا التى تهم جميع الشعوب .لذا فان التطورات العلمية الحديثة دائما ما تجد تطبيقات في هذا المجال الحيوى فأستخدمت تقنيات النانو تكنولوجى في اطالة فترة حفظ الأغذية وازالة المسببات الممرضة و انتاج الأغلفة المقاومة و غيرها من التطبيقات.

خلال السنوات الاخيرة ازداد استهلاك لحوم الدواجن ومع الاستهلاك الكبير أصبحت لحوم الدواجن عرضة للتلوث بالبكتيريا من مصادر مختلفة سواء كانت من البيئة المحيطة أو أثناء خطوات التصنيع المختلفة حتي أثناء الحفظ والتوزيع غالبا ما تتلوث وتسبب أضرارا علي الصحة العامة. ولذلك اصبح استخدام المواد الكيميائية والصناعية لحفظ اللحوم ومنتجاتها اساسيا 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.

النانو هو ذاك العلم الذي يهتم بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي، تهتم تقنية النانو بابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر، عادة تتعامل تقنية النانو مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة، وهي أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتيريا والخلية الحية، حتى الآن لا تختص هذه التقنية بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل واسع من أشباه الموصلات إلى طرق حديثة تماما معتمدة على التجميع الذاتي الجزيئي.

في الواقع إن أول من استحدث مصطلح النانو تكنولوجي هو Eric Drexler وإن اسم هذه التقنية جاء من الوحدة المترية النانو متر, وأول من وضّح الأهمية العلمية لمجال النانو تكنولوجي هو الحائز على جائزة نوبل الفيزيائي Richard Feynman في محاضرته التي ألقاها في عام 1959م. وبدأ استخدام مفهوم النانو تكنولوجي في العام 1959 لكنه ظل مفهوما نظريا حتى العام 1981، حينما اكتشف العلماء ما يعرف بأسلوب الفحص المجهري الأنبوبي وهو فحص مجهري بأسلوب تكنولوجي خاص لا يتم عن طريق الرؤية العادية عبر الميكروسكوب، وتمكنوا باستخدام هذا الأسلوب من رؤية هياكل الذرات الدقيقة والجزيئات المتناهية الصغر المكونة للكربون في عامي 1981 و1991.يعتبر عام 1990م هو البداية الحقيقية لعصر التقنية النانوية.

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

وتتمثل قاعدة التقنيات النانوية العلمية في مسألتين:

الأولى: بناء المواد بدقة من لبنات صغيرة، والحرص على مرحلة الصغر يؤدي إلى مادة خالية من الشوائب ومستوى أعلى جداً من الجودة والتشغيل.

والثانية: أن خصائص المواد قد تتغير بصورة مدهشة عندما تتجزأ إلى قطع أصغر وأصغر، وخصوصا عند الوصول إلى مقياس النانو أو أقل، عندها قد تبدأ الحبيبات النانونية إظهار خصائص غير متوقعة ولم تعرف من قبل وغير موجودة في خصائص المادة الأم.

النانو غذائيات هو العلم الذي يقوم بتصنيع مواد غذائية أو التعديل على خصائصها من خلال صناعة تحليل الغذاء الى عناصره الاساسية (عناصر كيميائية و جزيئات) و التلاعب فيها لتغيير خصائصها أو حفظها. و كل غذاء تم زراعته أو إنتاجه أو معالجته أو تغليفه باستخدام تكنولوجيا النانو يعد من النانو غذائيات.

تطبيقات تكنولوجيا النانو في الغذاء تقسم إلى قسمين رئيسيين: التطبيقات الداخلية (تغيّر في نفس مادة الغذاء، وهو أصل هذا الفرع من العلم) مثل محسنات المذاق و الامتصاص.. وتطبيقات خارجية مثل مهمات تخزين الغذاء و تغليفه بمواد نانوية أو أضافة روبوتات ذكية تقوم بعمل مختبرات تحليل وتمشي مع الغذاء في جسم الانسان.

ستؤثر التكنولوجيا النانونية تأثيرًا كبيرًا في حياة المستهلك، مثلما يتضح من زيادة توافر المنتجات النانونية المعروضة على شبكة الإنترنت . ويتوقع خبراء صناعة الأغذية أن تؤثر التكنولوجيا النانونية، بطرق شتى، تأثيرًا كبيرًا في المنتجات الغذائية، سواء بشكل مباشر أم غير مباشر.

لذلك لابد أن نرى بعض تطبيقات النانو في الغذاء ، و هي كالتالي:

1 من تطبيقات التقنية النانوية في إنتاج مواد تعبئة وتغليف الأغذية:-

أ – الأغلفة النشطة:

إنتاج أغلفة نانوية تتألف من قوالب من البوليمرات، 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 وأكسيد الزنك وحديثا تم استخدام الزيوت الطيارة في عدة صور منها المستحلبات النانوية والكبسولات النانوية) وتتميز تلك المواد بقدرتها على تحليل الملوثات من المواد العضوية والبكتريا، ومقاومة الميكروبات التي قد تتراكم على الأسطح الخارجية للمنتجات الغذائية خلال فترات الحفظ

ب- العبوات الحافظة:

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 أو القيمة الغذائية، وتطوير عبوات غذائية نانوية يمكنها امتصاص أي نكهات أو روائح غير مرغوبة تنشأ داخلها وإنتاج عبوات تستطيع ضخ غازات ثاني أكسيد الكربون أو الأكسجين إلى خارجها.

ت- تعزيز سلامة الأغذية (الاغلفة الذكية):

دمج حساسات نانوية في العبوات الغذائية عبارة عن حبر ذكي يحتوي على جزيئات نانوية حساسة للأكسجين وحساسة جدا للأشعة الضوئية فإذا تعرضت لأي منهما 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

ث- 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.

ونظرا لأهمية تلك التقنية في الغذاء واهمية مواكبة العلم الحديث وفي ظل النظام الذي تتبعه مصر حاليا لتطوير المنتجات الغذائية بوجه خاص والاهتمام بمجال الصناعة بوجه عام فكانت هنا فكرة الدراسة حيث تتناول مدي تلوث لحوم الدواجن بالبكتيريا الممرضة واهمهم (ميكروب الأستافيلوكوكس أوريس كممثل للبكتيريا الموجبة الصبغة والاكثر انتشارا  وميكروب الأيشيريشيا كولاى كممثل للبكتيريا السالبة الجرام) ولذلك تم اختيار هذين الميكروبين لانهم الاكثر ضررا وانتشارا ثم سيتم عمل الاغلفة النانوية لزيت الكارفاكرول وزيت الروزمارى (لانهم من اكثر الزيوت المعروف بان لهما تأثير قاتل علي البكتيريا الضارة ويحتويا على العديد من المركبات الفينولية والتي لها تأثير جيد على الصحة العامة للإنسان) وتقييم النشاط المضاد للبكتيريا لتلك الأغلفة أثناء التجهيز والتخزين على درجة حرارة 4 م .

د/ حسام الدين كمال عبد العال محمد– معهد بحوث الصحة الحيوانية فرع سوهاج – مركز البحوث الزراعية – مصر