د شيماء توني تكتب: تطبيقات تكنولوجيا النانو في تحسين فاعلية الزيوت العطرية كمضافات طبيعية لحفظ الأغذية

 باحث صحة أغذية – معهد بحوث الصحة الحيوانية بالدقي – معمل بيطري دمياط – مركز البحوث الزراعية- مصر

تستخدم الزيوت العطرية كعنصر طبيعي في حفظ الأغذية. ومع ذلك، فإن انخفاض الذوبانية في الطور المائي، والتطاير العالي، وانخفاض الاستقرار على المدى الطويل هي عوامل تحد من استخدامها كمواد حافظة طبيعية لتحل محل المواد الحافظة التقليدية. مع تقدم تكنولوجيا النانو، أصبح تطوير مستحلبات النانو للزيوت العطرية بديلاً يتميز بخصائص فريدة بسبب حجمها النانومتري، مما يشمل زيادة مساحة السطح وزيادة الاستقرار الفيزيائي والكيميائي.

تحتوي أنسجة اللحوم على تركيبة كيميائية معقدة يمكن أن تتفاعل مع المركبات الموجودة في الزيوت العطرية وتقلل من نشاطها الحيوي. لذا يعتبر الزيت العطري النانوي بديلاً للحفظ مقارنة بالزيت النقي وقدرته على العمل كمضاد للميكروبات والأكسدة.

التحديات والقيود: لاستخدام الزيوت العطرية كبدائل للمواد الحافظة

• التفاعل مع مكونات الأغذية.
• الذوبانية المنخفضة في الطور المائي.
• التأثيرات السلبية على الجودة الحسية للأغذية.

• الحساسية للأكسجين والضوء والحرارة أثناء المعالجة والتخزين

فوائد مستحلبات النانو:

• حماية المركبات العطرية من الأكسدة.
• ارتفاع معدل الذوبان في الطور المائي.
• إطلاق محكم للمركبات النشطة حيويًا.
• زيادة النشاط الحيوي بسبب زيادة مساحة السطح.

تكنولوجيا النانو في مستحلبات الزيوت العطرية

تعريف مستحلبات النانو:

هي أنظمة تتكون من قطرات زيتية بحجم نانومتري (عادة أقل من 100 نانومتر) موزعة في طور مائي.

فوائد مستحلبات النانو:

• زيادة الذوبانية: تساعد مستحلبات النانو في زيادة ذوبانية الزيوت العطرية في الطور المائي مما يعزز من فاعليتها في التطبيقات الغذائية والطبية.
• حماية المركبات النشطة: توفر مستحلبات النانو حماية للمركبات العطرية من الأكسدة والتطاير مما يزيد من استقرارها على المدى الطويل.
• إطلاق محكم: يمكن التحكم في إطلاق المركبات النشطة حيويًا من مستحلبات النانو مما يسمح بتوفير تأثير مستدام.
• زيادة النشاط الحيوي: تعمل مستحلبات النانو علي تحسين التفاعل مع الأهداف البيولوجية وزيادة النشاط المضاد للميكروبات والأكسدة.

طرق التحضير:

• الطرق عالية الطاقة: تشمل استخدام أجهزة الضغط العالي والتي تعتبر من الطرق الفعالة في إنتاج مستحلبات نانونية مستقرة ولكن تكلفتها عالية.
• الطرق منخفضة الطاقة: تشمل استخدام تقنيات مثل الاستحلاب الذاتي، هذه الطرق أقل تكلفة ولكنها قد تكون أقل فعالية في تحقيق الحجم القطري النانومتري المطلوب.

• تقنية الالتراساوند (الموجات فوق الصوتية): هي واحدة من الطرق الفعالة لتحضير مستحلبات النانو.
• فوائد تقنية الالتراساوند:

• كفاءة عالية: تعتبر تقنية الالتراساوند فعالة جدًا في تقليل الحجم إلى النطاق النانومتري.
• تكلفة منخفضة: بالمقارنة مع تقنيات الضغط العالي، فإن تقنية الألتراساوند أقل تكلفة وأسهل في التنفيذ.
• سهولة الاستخدام: يمكن استخدام أجهزة الالتراساوند بسهولة في المختبرات والصناعات الغذائية.
• تطبيقات تقنية الالتراساوند في تحضير مستحلبات النانو

1. صناعة الأغذية: يمكن استخدام مستحلبات النانو المحضرة بتقنية الالتراساوند في حفظ الأغذية، مثل اللحوم ومنتجات الألبان، لتحسين الجودة.
2. الصناعات الدوائية: تستخدم مستحلبات النانو في امتصاص الأدوية بشكل أكثر فعالية.

    التحديات والقيود لاستخدام مستحلبات النانو

• التكلفة: يعتبر تحضير مستحلبات النانو باستخدام تقنيات الضغط العالي تحديًا كبيرًا بسبب تكلفتها العالية.
• التفاعل مع مكونات الأغذية: يمكن أن تتفاعل مستحلبات النانو مع مكونات الأغذية الأخرى، مما قد يؤثر على فعاليتها.
• السلامة: هناك حاجة لمزيد من الدراسات حول تأثيرات مستحلبات النانو على صحة المستهلك، خاصة فيما يتعلق بالسمية والتفاعل مع الخلايا.

يعتبر زيت القرفة من الزيوت العطرية التي يمكن تحويلها لمستحلب نانو حيث أن زيت القرفة له استخدامات متعددة مثل:

التأثير المضاد للبكتيريا: وبذلك يمكن استخدامها في مجال حفظ الأغذية.

 تحسين جودة اللحوم: تم استخدام زيت القرفة ومستحلبه النانوي في تحسين جودة شرائح الدجاج أثناء الحفظ، أظهرت نتائج الدراسات السابقة أن المستحلبات النانوية لزيت القرفة يمكنها تحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية والحسية لشرائح الدجاج.

تمديد فترة صلاحية اللحوم: أظهرت الدراسات أن استخدام زيت القرفة ومستحلبه النانوي يمكن أن يمدد فترة صلاحية اللحوم ومنتجاتها من خلال تقليل النمو الميكروبي وتقليل الأكسدة.

بديل للمواد الحافظة: زيت القرفة ومستحلبه النانوي يمكن استخدامهما كمواد حافظة طبيعية في صناعة الأغذية، حيث يمكنهما استبدال المواد الحافظة التقليدية التي قد تكون لها آثار سلبية على الصحة.

على الرغم من الفوائد العديدة، هناك بعض التحديات في استخدام زيت القرفة في الأغذية، مثل التفاعل مع مكونات الغذاء الأخرى، والتأثير على الطعم والرائحة عند استخدامه بتركيزات عالية.

والحقيقة أن، تكنولوجيا النانو تقدم حلولًا مبتكرة لتحسين استخدام الزيوت العطرية كمواد حافظة طبيعية في صناعة الأغذية على الرغم من التحديات والقيود، فإن الفوائد المحتملة تجعلها مجالًا واعدًا للبحث والتطوير.