-
JACOM_CONTENT_CREATED_DATE_ON
-
JACOM_CONTENT_WRITTEN_BY
Nanoteknoloji 100 nm ölçeğinden küçük boyutlardaki materyallerle ilgilenen ve son yıllarda hızla gelişen bilim ve teknoloji alanıdır. Nanoboyuttaki yapıların daha büyük boyutlara göre daha yeni ya da gelişmiş özellikler göstermesi elektronik, tekstil, bilgisayar ve ilaç sanayi başta olmak üzere birçok alanda dikkatleri üzerine çekmiştir.
Gıda sektöründe nanoteknoloji uygulamaları ise gıdaların duyarlı ve karmaşık yapılar olmaları sebebiyle diğer alanlara oranla daha yavaş gelişme göstermektedir. Buna rağmen son yıllarda gıda sektörü, yeni ambalaj ürünlerinin geliştirilmesi, yeni fonksiyonel ürünlerin geliştirilmesi, biyoaktif maddelerin taşınması ve kontrollü salınımı, patojenlerin nanosensörler ve indikatörler aracılığıyla tespiti ve suların arıtılmasında nanopartiküllerden yararlanılması gibi birçok alanda büyük ilerleme göstermiştir. Bu makalede; gıda alanında nanoteknoloji uygulamaları ve bu uygulamaların sektördeki yeri ve tüketici beklentileri yer almaktadır. Anahtar Kelimeler-Gıda ürünleri, nanoteknoloji
Giriş
Nanoteknoloji maddeler üzerinde 100 nanometre ölçeğinden küçük boyutlarda gerçekleştirilen işle-me, ölçüm, tasarım, modelleme ve düzenleme gibi çalışmalarla maddeye atom ve molekül seviyesin-de gelişmiş veya tamamen yeni fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler kazandırmayı hedefleyen, yeni ve hızla gelişen bir bilim ve teknoloji alanıdır (Tarhan ve ark.,2010). Tüketicilerin ve kamunun nanoteknolojiyi daha iyi kavrayabilmesi için nanometrik boyutlardaki materyalleri uzunluk skalası ile ilişkilendirerek görsel bir şekilde sunmak daha yararlı olacaktır (Şekil 1).
Nanopartiküllerin üretilebilmesi için nanoboyutta temel fizik ve kimya bilgilerinin anlaşılması ve nasıl ticari hale getirilebileceğinin bilinmesi gerekmektedir (Charinpanitkul, 2008). Nanomalzemeler temel olarak ‘yukarıdan aşağıya’ (top-down) ya da ‘aşağıdan yukarıya’ (bottom-up) olarak adlandırılan iki farklı üretim tekniği ile elde edilirler. ‘Yukarıdan aşağıya’ üretim tekniğinde nanoparçacıklar makro molekülün ezme, öğütme, oyma baskı (etching) ya da taş baskı (litography) gibi fiziksel parçalama yöntemleriyle nano boyuta indirgenmesi sonucunda oluşturulur. Bu yöntem günümüzde ticari ölçekli üretimlerde kullanılmaktadır (Sanguansri ve Augustin, 2006). Daha yeni bir teknik olan ‘aşağıdan yukarıya’ üretim tekniğinde ise nanoparçacıklar her bir atom ya da molekülün kendiliğinden dizilimi ile nano boyutta, çok mole-küllü yapılar olarak elde edilirler (Tarhan ve ark., 2010). İkinci yöntem daha yüksek düzeyde kontrol sunması açısından daha umut vaat edici olarak düşünülmektedir (Zhao ve ark., 2010).
Gıda sektöründe nanoteknoloji uygulamaları çok yakın bir geçmişe sahiptir, fakat ileriki yıllarda hızla artacağı tahmin edilmektedir. Dünya'da pek çok gıda firması, nanoteknolojiyi gıdalarda ya da gıda ambalajlarında kullanmak üzere araştırdıklarını bildirmişlerdir. Bu alandaki başlıca uygulamalar; gelişmiş tat, renk, aroma, doku ve kıvamda gıdaların üretilmesi, besin öğelerinin biyoyararlılıklarının artırılması, gelişmiş mekanik, bariyer ve antimikrobiyal özelliklere sahip yeni gıda ambalajlama materyallerinin üretilmesi, taşıma ve depolama sırasında gıdanın durumunu gösteren nanosensörlerlerin geliştirilmesi ve suların arıtılması olarak sayılabilir.
Bu makalede; gıda alanında nanoteknoloji uygulamaları ve bu uygulamaların sektördeki yeri ve tüketici beklentileri yer almaktadır.
Nanoteknolojinin Önemi
Nanoteknoloji çalışmaları son 10 yılda büyük ilerleme göstermiştir, tıbbi tedavi ve teşhis, enerji üretimi, moleküler hesaplama ve yapı malzemelerinin de içinde bulunduğu beklenen uygulamalar ile birlikte nano boyutlu maddelerin yeni biçimlerinin üretiminde uzmanlaşmış çok sayıda şirket bulunmaktadır. 2008 yılında dünya çapında nanoteknoloji alanında araştırma ve geliştirme çalışmaları için 15 milyar doların üstünde yatırım yapılmış (kamu ve özel sektörde) ve 400000’in üzerinde araştırmacı istihdam edilmiştir. Nanoteknoloji çalışmalarının 2020 yılına kadar küresel ekonomi üzerine olan etkisinin en az 3 trilyon doları bulacağı ve bu on yılın sonuna kadar nanoteknoloji sektöründe dünya çapında en az 6 milyon işçinin çalışacağı tahmin edilmektedir (Duncan, 2011).
Türkiye'de nanoteknolojinin önemi UNAM (Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi) projesi ile gündeme gelmiş, dikkatleri üzerine toplamıştır. TÜBİTAK tarafından hazırlanan 2023 vizyon programında nanoteknoloji yer almış ve yol haritası belirlenmiştir. Ayrıca nanoteknoloji Türkiye’de büyük holdinglerin orta ve uzun dönem planlarında yer almaya başlamıştır (Yüksel, 2011).
Gıda Sektöründe Nanoteknoloji Uygulamaları
Gıda sanayinin nanoteknolojiden yararlanma potansiyeli yüksek olmasına rağmen kullanımı çok sınırlı ölçülerdedir. Ancak özelikle son yıllarda dünya gıda sanayi bu teknolojinin üstünlüklerinden yararlanma yollarının arayışı içindedir (Yüksel, 2011).
Nanoteknolojinin gıda alanında uygulamaları dört ana başlık altında ifade edilebilir. Bunlar: gıda işleme ve fonksiyonel ürünlerin geliştirilmesi; biyoaktif mad-delerin ve nutrasötiklerin taşınması ve kontrollü salınımı; patojenlerin tespiti ve gıda güvenliğinin artırılması; ürün kalitesi ve raf ömrünü olumlu yönde etkileyecek ambalajlama sistemlerinin gelişti-rilmesidir. Bu uygulamaların özeti Tablo 1.'de verilmiştir. Gıda sektörü denildiğinde öncelik kaliteli ve güvenli ürün olduğundan, yeni teknolojiler ve gıdanın buluşması ön yargılarla karşılanabilmektedir. Bu yargılar gerek yeni teknolojilerin hakkında yeterli bilginin bulunmaması ya da araştırmaların devam etmesi şeklinde önümüze çıkmaktadır. Bu açıdan bakacak olursak sektör ve akademik açıdan gelişmeler olanaksız olabilmektedir. Daha ılımlı yaklaşımlar ve kontrollü denemelerle gıda sektörünün nanoteknoloji ile buluşması kaçınılmazdır. Gerek kaliteli ve kontrollü ürün üretimi için daha hızlı ve pratik sonuçlar verebilecek olan biyosensörler, gerekse boyut küçültme işlemleri ile (nano-öğütme) yüzey alanını arttırarak gıdaların daha düşük miktarlarda daha etkin kullanımı olumlu sonuçlar verebilecek araştırmalardandır. Böylelikle önümüzdeki günlerde kontrollü bir şekilde araştırmaların gıda sektörü için de önemli gelişmeler kaydetmesi kaçınılmazdır.
Nanoambalajlar
Nanoteknoloji araştırmacılara ambalaj malzemesinin yapısını moleküler düzeyde değiştirme şansı vermektedir. Moleküller tekrar tasarlanarak pek çok fonksiyon bir araya getirilebilmektedir. Nanoteknoloji gıda ambalajı için aktif özellikte ve akıllı ambalajlarda ve nanokompozit ve biyobozunur nanokompozit olmak üzere iki farklı kategoride kullanılabilmektedir.
Nanoteknoloji, ucuz Radyo Frekansı Tanımlama (RFID) etiketleri ile ambalaj sensörlerinin birleştirilmesini sağlamaktadır. Nano-etkin RFID etiketler çok daha küçük, esnek ve ince bandrol üzerine basılabilir etiketlerdir. Bu üstünlükler çok yönlülüğü artırmakta ve böylece daha ucuz üretim sağlayabilmektedir (Qureshi ve ark., 2012). Ayrıca bu etiketler zaman-sıcaklık indikatörleriyle veya biyosensörlerle birleştirilerek zaman sıcaklık bilgilerinin veya mikrobiyal verilerin taşınmasını sağlayabilmektedirler (Anonim a, 2012).
Ayrıca nanosensörlerle donatılmış ambalajlar, gıda ürünlerinin ve konteynırların tedarik zinciri boyunca iç veya dış koşullarda izlenmesi için dizayn edilmişlerdir. Örneğin bu gibi ambalajlar sıcaklık ve nemin zamanla değişimini gösterebilmekte ve renk değişimi sayesinde koşulların uygunluğu hakkında bilgi verebilmektedirler (Qureshi ve ark., 2012).
Nanosensörler, yalnızca tüketicilerin satın aldıkları ürünlerin tazeliğini ve lezzetini kontrol edebilmelerini sağlamazlar, aynı zamanda gıda güvenliğini artırma ve gıda kaynaklı hastalıkların sıklığını azaltma potansiyeline sahiptirler. Böyle bir teknoloji; tüketiciler, sanayi ortakları ve gıda düzenleyiciler için apaçık yarar sağlamaktadır (Duncan, 2011).
Son yıllarda birçok araştırmacı nanoteknoloji ile çeşitli biyo-algılama tekniklerini birleştirerek ''nano-biyosensör'' olarak adlandırılan sensörleri geliştirmeye başlamıştır. Bu teknoloji yüksek hassasiyete sahip, hızlı tepki gösteren verimli cihazların üretimi için kullanılabilmektedir. Nitekim bu oluşum neredeyse bu teknolojik kombinasyonun standart özellikleri haline gelmiştir ve nanotüpler, nanoteller ve nanopartiküller olarak son derece geniş yüzey ve küçük boyuta sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Esasen biyosensörler gıdalardaki toksin ve patojenlerin saptanmasında geleneksel yöntemlere karşı önemli bir alternatif olarak görülmektedir (Ötleş ve Yalçın, 2010).
Kraft, Rutgers Üniversitesi ve Connecticut Üniversitesi bilim adamları, nanoteknolojiyi kullanarak ambalaj malzemelerine gömülü nanosensörler yardımıyla trilyonda bir düzeyde patojenleri ve diğer maddeleri tespit etmek için "elektronik dil" den yararlanmaya çalışmaktadırlar. Bu ambalajlar süt ve gıda ürünleri bozulmaya başladığında renk değişikliğini tetikleyebilmektedir (Qureshi ve ark., 2012).
Ne yazık ki şu ana kadar gıda ambalajları için biyobozunur filmlerin kullanımı, doğal polimerlerin kötü bariyer ve zayıf mekanik özellikleri nedeniyle sınırlıdır. Bu nedenle doğal polimerler sıklıkla diğer sentetik polimerler ile karıştırılmakta ya da daha az sıklıkla daha özel veya ağır şartlar için uygulama alanlarını genişletmek amacıyla kimyasal olarak modifiye edilmektedir. Başlangıç kompozitleri ve konvansiyonel (mikro)kompozitlerle karşılaştırıldığında dispersiyon ile elde edilen nanometrik boyutlu parçacıklar sayesinde bu nanokompozitlerin mekanik, termal, bariyer ve fiziko-kimyasal özellikleri önemli ölçüde gelişme sergileyebilmektedir. Özellikle kil katmanlarının varlığı molekül yolunu alıkoyarak difüzyon aracılığıyla daha kıvamlı hale getirmesi nedeniyle mükemmel bariyer özellikleri vaat etmektedir (Sorrentino ve ark., 2007).
Polimer nanokompozitler (PNCs) polimerik matriks boyunca, nanobuyutlu inert dolgu maddelerinin dispersiyonu ile oluşturulurlar. Dolgu malzemeleri, kil ve silikat nanolevhacıklar, silika (SiO2) nanopartiküller, karbon nanotüpler, grafen, nişasta nanokristaller, selüloz bazlı nanolifler veya nano-kılkristalleri, kitin veya kitosan nanopartiküller ve diğer inorganikleri içerebilir (Duncan, 2011).
Besin İletim Sistemi ve Nanoenkapsülasyon
Tüketiciler giderek beslenme ve sağlık arasındaki ilişki hakkında bilinçli hale gelmektedir. Bunun sonucu olarak da dengeli beslenme ve fonksiyonel gıdalara olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Fonksiyonel gıdalar doğrudan sağlığa yararlı etki gösteren gıdalardır. Sağlıklı gıda ürünleri standart muadillerine kıyasla çeşitli özelliklerine göre karakterize edilebilmektedirler.
Bu özellikler:
• Şeker, tuz ve trans yağ içeriğinin düşük olması
• Önemli ölçüde azaltılmış enerji yoğunluğu,
• Tam tahıl ve lifli gıda miktarının fazlalılığı,
• Yüksek miktarda süt ve bitkisel proteinler ya da sağlık etkisinin sürdürülebilirliğinin göstergesi olan biyoaktif maddeler içermesidir.
Bununla birlikte, takviye için kullanılan beslenme açısından cazip mikronutrientler doğrudan ürüne eklenememektedir. Çünkü bu bileşenler suda çözünememekte ya da çok az çözünebilmektedirler. Ayrıca fiziksel veya kimyasal bozulmalara karşı sınırlı bir kararlılık sergilemekte ya da kontrolsüz salınım veya biyoyararlılık göstermektedirler (Sagalowicz ve Leser, 2009).
Vitamin, probiyotik, biyoaktif peptid ve antioksidan gibi biyoaktif bileşiklerin Besin İletim Sistemi (NDS) ile integrasyonu sonucunda fizyolojik yarar sağlayabilecek veya hastalık riskini azaltabilecek yeni fonksiyonel gıdalar 'nanogıda' olarak üretilmektedir (Kim ve Cho, 2006).
Bu iletim sistemi, bir taşıyıcı içine sıkıştırılmış biyoaktif materyalin biyoktif salınım hızını kontrol etmesi olarak ifade edilir. Biyoaktif bileşikler oksidasyon, pH ve enzim degredasyonu gibi olumsuz fiziksel ve kimyasal koşullara karşı sınırlı stabilite göstermektedirler. Nano-taşıyıcılar biyoaktif maddeleri bu gibi olumsuz çevre koşullarından koruyabilmektedirler (Fathi ve ark., 2012).
Nanoteknoloji üretim, dağıtım ve depolama boyunca mikro besin öğelerinin ve biyoaktif maddelerin çözünürlüğünü artırmakta, biyoyararlılığını geliştirmekte ve stabilitesini korumaktadır. Bu gelişmelere birçok örnek gösterilebilir. Bunlardan bazıları şunlardır:
• Likopenin biyoyararlılığı, domates suyu, makarna sosu ve reçeldeki likopenler nanopartikül takviyesi ile artırılabilmektedir.
• Süt proteini ve kazein, D2 vitamini gibi duyarlı sağlık bileşenlerinin iletiminde nanoboyutlu miseller yapmak için taşıyıcı olarak kullanılabilmektedir.
• Biyopolimer zein (mısır proteini) nanofiberlerin elektrospin tekniği ile beta-karoten enkapsülasyonu için hazırlanması, nanoteknolojinin gıdalarda, nutrasötiklerin formülasyonunda ve kaplamalarda, biyoaktif gıda ambalajlamada ve gıda işleme sanayindeki potansiyelini göstermektedir.
• Hidrolize süt proteini olan •-laktalbuminden geliştirilen kendinden montajlı (self assembly) nanotüpler, besinlerin, destek maddelerinin ve ilaçların nanoenkapsülasyonunda yeni ve doğal olarak elde edilen taşıyıcı olma özelliği sunmaktadır.
• Soya fasülyesinden elde edilen yaklaşık 50 nm büyüklüğünde kristal nanoçelatlar mikro besin öğelerini ve antioksidanları üretim ve depolama boyunca degredasyondan koruyabilmektedir (Neethirajan ve Jayas, 2011).
Su ve Nanoteknoloji
Dünya genelinde milyonlarca insan temiz su kaynaklarında ulaşamamalarından dolayı bu durumdan kötü şekilde etkilenmektedirler. Mega kentler gibi nüfusun yoğun olduğu kentlerde, kapalı ve açık hava dekontaminasyon yöntemleri kirlilik probleminin çözülmesi için gereklidir. Kontamine olmuş toprağın rejenerasyon ve geri dönüştürme problemleri dünya genelindeki ortak bir sorundur. Tüm bu nedenlerden dolayı önümüzdeki yıllarda nanoteknolojinin bu sorunların çözümüne katkı sağlayabileceği görülmektedir. Su hava ve toprağın arıtılmasında nanoteknoloji tabanlı düşünceler, prosesler ve ürünler spesifik cihazlara dahil edilebilir. Bu teknoloji konvansiyonel dökme malzemeleri tabanlı materyallere göre daha az maliyetli, daha az zaman gerektiren ve enerji kaybına neden olabilecek ve daha az atık üretebilecek, daha etkin, verimli, dayanıklı, çevre dostu ve ekonomik yaklaşımlar sunan bir teknolojidir (Litter ve ark., 2012).
Gelişmekte olan ülkelerde gelecekteki kentsel sistemler su kirliliğinin arıtılmasında işlenmesi daha kolay ve ekonomik olan nanoteknoloji özellikli su izleme, arıtma ve tekrar kullanma sistemlerinin üzerinde duracaktır. Bu aynı zamanda, sürdürülebilir kentsel su yönetiminin nihai hedefi olan sıfır boşaltım paradigmasına katkıda bulunacaktır. Böylesi bir vizyona olanak sağlayabilecek mühendislik nanomateryal (ENM) örnekleri Tablo 2' de özetlenmiştir (Brame ve ark., 2011).
Nanoteknoloji kullanılarak geliştirilmiş ürünler
Gıda endüstrisi için nanoteknoloji kullanılarak üretilmiş çok sayıda ürün bulunmaktadır. Bu ürünler başlıca 'Gıda', 'Pişirme', 'Depolama' ve 'Takviyeler' olmak üzere 4 farklı alt kategoriye ayrılmıştır (Şekil 2). Gıda kategorisinde bulunan beş nano-gıda; kanola yağı, slim shake çikolata içeceği, maternal suyu, nanoçay ve ‘Prime Ring’ kahve makinesi olarak sıralanmıştır. Maternal suyu bebeklere ve hamilelik periyoduna özgü bir üründür. Slim shake çikolatanın tanıtımı "yağ ve kalori açısından düşük, hiçbir yapay tatlandırıcı içermeyen, lezzetli ve nanomateryal içeren ürün" şeklinde yapılmıştır. Söz konusu nanomateryallerin bir kum tanesinin 100000 de biri büyüklüğünde, hücrelere besin taşımak için tasarlanmış minik moleküller olduğu iddia edilmiştir. Bir diğer nano-gıda, kanola-aktif yağların tanıtımı ise kısaca şu şekilde yapılmıştır: "NSSL (nanosized self assembling structured liquids) teknolojisini kullanılmıştır. Nano damla olarak isimlendirilen miseller sıvılarda vitamin, mineral fitokimyasallar gibi önemli bileşenleri taşıyıcı görevini üstlenmektedir. Fitoseller misellerle birleşerek kolesterolün sindirim sisteminden kan dolaşımına karışmasını engellemektedir" şeklinde yapılmıştır. Nanoteknoloji kullanılarak geliştirilen çayın ise yararlı besin özleri salınımı sağladığı böylelikle virüsleri, serbest radikalleri, kolesterolü adsorbe ettiği ve selenyumun fonksiyonelliğini 10 kat arttırdığı bildirilmiştir. Prime Ring olarak belirtilen ürün ise bir tür kahve makinesi olmasına rağmen hem bu kategoride hem de Pişirme kategorisinde yer almaktadır. Söz konusu cihazın iç yüzeyindeki sütün gümüş iyon kaplamalar sayesinde inhibe edildiği ve kullanımdan sonra bu iç kısımda kalan fazla sütün nanoteknoloji sayesinde uygun butona basılarak temizlenebildiği bildirilmiştir.
Pişirme kategorisi antimikrobiyal eşyaları kapsamaktadır. Bu alanda yaklaşık 12 ürün bulunmaktadır. Bunlar; çatal-bıçak takımı, çubuklar ve pişirme aletleridir. Depolama; plastik bira şişeleri, plastik kaplar, plastik gıda paketleri ve bebekler için biberonları kapsamaktadır ve toplamda 20 den fazla ürün bulunmaktadır. Takviyeler kategorisi ise içerisinde sporcular için aktif bileşenlerin hızla iletiminin sağlanması için geliştirilmiş nanoboyutta vitamin kompleksi destekleri, hidrofobik bileşenlerin hızlı ve yüksek oranda taşınmasını sağlayan miseller, antimikrobiyal gümüş partiküller, nano boyutta enkapsüle edilmiş C vitamini destekleri, çeşitli mineraller, çocukların beğenmesi için şeker tadında olan nano B-12 vitamin spreyi, korozolik asit içeren zayıflatmaya yönelik haplarında bulunduğu 60’dan fazla ürün yer almaktadır (Anonim b, 2012).
Şekil 2'de ilgili kategorisel ürünlerin 2007 yılına ait oransal yüzdeleri gösterilmiştir. Günümüzde ise bu oranların çok fazla değişmediğini fakat Pişirme kategorisinin bir miktar
arttığını Takviyeler kategorisinin oranını çok az bir miktarda azalttığını söylemek mümkündür.
Roberts (2007), bir ABD firması Oxonica Inc'in sahteciliğe karşı modifiye edilmiş bir mikroskopla okunabilen kişisel aletler veya ürünler için kullanılabilecek nano-barkodlar geliştirildiği bildirilmiştir.
Nestle, Kraft, Unilever, PepsiCo, General Mills, Campbell Soup, McCain ve Goodman Fielder dâhil başlıca büyük yiyecek ve içecek şirketleri, nanoteknolojiye yatırım yapmaktadır. Nanoteknoloji uygulamalarında gıda ambalajlama özellikle önemli bir yer tutmaktadır.
Şu anda, nano boyuttaki kil parçacıkları ticari uygulamalarda en yaygın olarak kullanılan nanopartiküllerdir ve pazar hacminin %70'ini oluşturmaktadır. Çok katmanlı nanokil film ambalajların endüstriyel uygulamaları arasında bira şişeleri, gazlı içecekler ve termoform kaplar bulunmaktadır. Plastik şişelere ve naylon gıda filmlerine gömülü nanokiller gaz geçirgenliğini düşürerek oksijene duyarlı gıdaları taze tutmakta ve bu gıdaların raf ömrünü uzatmaktadır. Bayer polimer meyve suyunu taze tutmak için mukavva kartonlara dâhil edilmiş düşük maliyetli nanokil kompozit üretmiştir. Nanokil kullanılarak üretilen PET bira şişeleri Nanocor® tarafından üretilmekte ve ColorMatrix tarafından dağıtımı yapılmaktadır. Normal PET şişede bira saklama süresi yaklaşık 11 haftadır ve bir nanokil bariyer kullanıldığı zaman bu süre 30 haftaya çıkartılmaktadır.
Kil parçacıklarından başka nanopartiküllerin ticari uygulamalarına bir diğer örnek ise SIG Chromoplasts P tarafından PET şişelerin içinde silikon oksit kaplama tabakasına plazma çöktürme yöntemi ile 100 nm den daha az olacak şekilde uygulanarak üretilen PNFP (gıda ambalajları için polimer nanomateryaller) materyallerdir. Şirkete göre bu yöntem, 12 oz gazlı içecek şişelerinin raf ömrünü 3 kat artırarak 25 haftadan fazla koruma sağlamaktadır. Bu sistem aynı zamanda bira şişeleri için de kullanılmıştır. İnce kaplamalar (20-150 nm), şişelerin dış yüzeylerine de uygulanabilmektedir (Silvestre ve ark., 2011).
Çoğu ticari PCNC (kil-polimer nanokompozit) ürünleri çeşitli yiyecek ve içecek sektörü de dahil olmak üzere çok spesifik uygulamalarla pazarlanmaktadır. PCNC ambalaj malzemeleri, yüksek oksijen ve karbondioksit bariyer özelliği gösteren plastik şişe üreten Miller Brewing Company gibi içecek üreticileri ile birlikte popüler hale gelmiştir. PCNC teknolojisi ile ilgilenen birimlerden diğeri ise askerler için üretilen hazır yemek paketlerinde (MREs) PNC plastiklerin kullanım potansiyelini araştıran US Army Natick Soldier Araştırma, Geliştirme ve Mühendislik Merkezidir (NSRDEC). Bunun için önemli para ve zaman yatırımı yapılmıştır. Büyük miktarda atık oluşturmalarına ek olarak, MRE lerin uzun raf ömrü ve sağlamlık gereksinimlerini karşılayabilecek benzersiz ambalajlar, PCNC bazlı ambalajlardır (Duncan, 2011)
Söz konusu birkaç gümüş nanopartikülün kullanımı ile üretilmiş aktif PNFP (gıda ambalajları için polimer nanomateryaller) ürünler, gıda ambalajlarında antimikrobiyal olarak ortaya çıkmıştır. FresherLongerTM konteynırlar, mikroorganizmaların gelişiminin inhibisyonu için propilen bazlı materyallerde gümüş nanopartiküller içermektedir. Gümüş nanopartiküller Sharper Image ® ve BlueMoonGoods ABD, Quan Zhou Hu Zeng Nano Teknoloji Çin, ve A-DO Küresel Güney Kore gibi birçok şirket tarafından plastik gıda kaplarına dâhil edilmiştir. Söz konusu şirketler bu partiküllerin gıdayı daha güvenli, taze, sağlıklı ve lezzetli tutarak anti-bakteriyel ve anti-mikrobiyal özellik sağladıklarını iddia etmektedirler (Silvestre ve ark., 2011).
Kodak, nanoteknolojiyi kullanarak aktif paketlemenin yanı sıra yakın gelecekte piyasaya çıkacak olan gıdayı taze tutmak için oksijen absorbe eden antimikrobiyal ambalajlar geliştirmektedir (Qureshi ve ark., 2012).
Sonuç
Son yıllarda büyük gelişmeler gösteren nanoteknoloji, gıda alanında da hızla büyümeye başlamıştır. Bu teknoloji, başta ambalajlama olmak üzere gıda işleme, ürün geliştirme, gıda kontrolü, kontrollü salınım gibi konu-larda gıda sektörü için büyük gelişmeler vaat etmektedir. Özellikle ambalajlama sektörü akıllı ambalajlama üretiminde kullanılan nanosensörler sayesinde mikrobiyolojik bozulmaların ve toksik maddelerin hızlı ve etkin bir şekilde tespit edilmesi ve bu ürünlerin tüketiminin önlenmesini sağlayabilmelerinden dolayı büyük gelişme göstermişlerdir. Ayrıca ambalaj materyallerinde ve su arıtımında nanopartiküllerin kullanımı tüketicinin bu ürünlere bakışı ve satın alma istekleri açısından nanoenkapsülasyon ürünlerine kıyasla nispeten daha kabul edilebilir düzeydedir.
Kaynaklar
1.Anonim a, 2012.http://www.iopp.org/files/public/VirginiaTechKarleighHuff.pdf. (Ekim, 2012).
2.Anonim b, 2012.http://www.nanotechproject.org, (Mart, 2013).
3. Brame, J., Li, Q. ve Alvarez, P.J.J., 2011. Nanotechnology-enabled water treatment and reuse: emerging opportunities and challenges for developing countries. Trends in Food Science & Technology, 22; 618-624.
4. Charinpanitkul, T., Faungnawakij, K. ve Tanthapanichakoon, W., 2008, Review of recent research on nanoparticle production in Thailand, Advanced Powder Technology 19; 443–457.
5. Duncan, T.V., 2011, Applications of nanotechnology in food packaging and food safety: Barrier materials, antimicrobials and sensors, Journal of Colloid and Interface Science, 363; 1–24.
6. Fathi, M., Mozafari, M.R. ve Mohebbi, M., 2012. Nanoencapsulation of food ingredients using lipid based delivery systems. Trends in Food Science & Technology, 23; 13-27.
7. Garcia, M., Forbe, T.ve Gonzalez, E., 2010, Potential application of nanotechnology in the agro-food sector, Cienc. Tecnol. Aliment., Campinas, 30(3); 573-581.
8. Kim, D.M. ve Cho, G.S., 2006. Nanofood and its materials as nutrient delivery system (NDS). Agric. Chem. Biotechnol. 49(2); 39-47.
9. Litter, M. I., Choi, W., Dionysiou, D.D., Falaras, P., Hiskia, A., Li Puma, G., Pradeep, T., Zhao, J. 2012. Nanotechnologies for the treatment of water, air and soil, Journal of Hazardous Materials 211– 212, 1– 2.
10. Neethirajan, S. ve Jayas, D.S., 2011. Nanotechnology for the food and bioprocessing industries. Food Bioprocess Technol, 4; 39–47.
11. Ötleş, S. ve Yalçın, B., 2010, Nano-biosensors as new tool for detection of food quality and safety, LogForum, 6, (4), 7; 1-4.
12. Pray L. ve Yaktine A., 2009. Nanotechnology in Food Products- Workshop Summary. National Acadamy of Sciences, 1-147.
13. Qureshi, M. A., Karthikeyan, S., Karthikeyan, P., Khan, P. A., Uprit, S. ve Mishra, U.K., 2012, Application of nanotechnology in food and dairy processing: An overview, Pak. J. Food SCI., 22(1); 23-31.
14. Roberts, R. 2007. The role of nanotechnology in brand protection. Packaging Digest January 2007.http://www.packagingdigest.com/articles/200701/34.php.
15. Sagalowicz, L. ve Leser, M.E., 2009. Delivery systems for liquid food products. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 15; 61-72.
16. Sanguansri, P.ve Angustin, M.A., 2006, Nanoscale materials development-a food industry perspective, Trends in Food Science & Technology, 17; 547-.556.17. Silvestre, C., Duraccio, D. ve Cimmino, S., 2011. Food packaging based on polymer nanomaterials. Progress in Polymer Science, 36; 1766–1782.18. Sorrentino, A., Gorrasi, G. ve Vittoria V., 2007. Potential perspectives of bio-nanocomposites for food packaging applications. Trends in Food Science & Technology, 18; 84-95.
19. Tarhan, Ö., Gökmen, V. ve Harsa, Ş., 2010, Nanoteknolojinin gıda bilim ve teknolojisi alanındaki uygulamaları, Gıda, 35, (3); 219-225.
20. WWICS (2007). A Nanotechnology Consumer Products Inventory. Washington: Woodrow Wilson International Center for Scholars (WWICS), Project on Emerging Technologies; (Eylül 2007).
21. Yüksel, N.Y., 2011, Gıda ve tarım sektöründe nanoteknoloji, Tarımsal Ekonomi ve Politika Geliştirme Enstitüsü, ISSN:1303-8346; 1-4.
22. Zhao, C.X., He, L., Qiao, S.Z. ve Middelberg, A.P.J., 2010, Nanoparticle synthesis in microreactors, Chemical Engineering Science, 66;1463–1479.
Sonuç
Son yıllarda büyük gelişmeler gösteren nanoteknoloji, gıda alanında da hızla büyümeye başlamıştır. Bu teknoloji, başta ambalajlama olmak üzere gıda işleme, ürün geliştirme, gıda kontrolü, kontrollü salınım gibi konu-larda gıda sektörü için büyük gelişmeler vaat etmektedir. Özellikle ambalajlama sektörü akıllı ambalajlama üretiminde kullanılan nanosensörler sayesinde mikrobiyolojik bozulmaların ve toksik maddelerin hızlı ve etkin bir şekilde tespit edilmesi ve bu ürünlerin tüketiminin önlenmesini sağlayabilmelerinden dolayı büyük gelişme göstermişlerdir. Ayrıca ambalaj materyallerinde ve su arıtımında nanopartiküllerin kullanımı tüketicinin bu ürünlere bakışı ve satın alma istekleri açısından nanoenkapsülasyon ürünlerine kıyasla nispeten daha kabul edilebilir düzeydedir.
Semih Ötleş
Buket Yalçın
Ahmet Şentürk
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü
