د. وفاء احمد تكتب : التطبيقات الحديثة فى مجال الالبان واستخدام النانو تكنولوجى

17 ديسمبر، 2025 - بتوقيت 9:23 م

دكتورة وفاء أحمد – باحث أول –معهد تكنولوجيا الأغذية – مركز البحوث الزراعية

 

 

توفر منتجات الألبان ظروف نمو جيدة لمجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة الضارة لأنها غنية بأنواع كثيرة من العناصر الغذائية بما في ذلك الكربوهيدرات (خاصة اللاكتوز) والدهون والبروتينات والأحماض الأمينية الأساسية والإنزيمات والفيتامينات والمعادن. لذلك ، يعد إنتاج منتجات ألبان آمنة أكثر صعوبة مقارنة بإنتاج العديد من الأطعمة الأخرى

المعالجة الحرارية هي أكثر طرق إزالة التلوث شيوعًا لضمان سلامة الأغذية وإطالة العمر الافتراضي من خلال القضاء على التلف والكائنات الدقيقة المسببة للأمراض والإنزيمات

لقد اجتذبت الأشعة فوق البنفسجية (UV) وهي تقنية غير حرارية مؤخرًا الكثير من الاهتمام لتحسين سلامة الأغذية بالمقارنة مع المعالجة الحرارية.

مميزات الأشعة فوق بنفسجية :

تُدمّر الأشعة فوق البنفسجية الحمض النووي للكائنات الدقيقة، مما يجعلها غير قادرة على التكاثر

لا تترك الأشعة فوق البنفسجية بقايا كيميائية في الطعام، مما يحافظ على جودته الطبيعية ويجعله بديلاً آمناً للمواد الحافظة الكيميائية

توفر كفاءة عالية : يمكن أن تصل إلى نسبة 99.9% من قتل البكتيريا في وقت قصير

الأشعة فوق البنفسجية توفر بعض المزايا التكنولوجية خاصة في البلدان النامية في إنتاج صغير الحجم نظرًا لتكلفة صيانته المنخفضة وتكلفة التركيب المنخفضة وتكلفة التشغيل المنخفضة مع الحد الأدنى من استخدام الطاقة

لا يجب النظر في استخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية فقط لتعطيل الميكروبات ولكن أيضًا لتطوير منتجات الألبان وجد أن معالجة الحليب المبستر بالأشعة فوق البنفسجية يؤدي إلى زيادة تركيز فيتامين د 3 (كولي كالسيفيرول) عن طريق تحويل 7-ديهيدروكوليسترول إلى فيتامين د 3

تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية  (Ultrasound)

يتم التعرف على الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة على أنها موجات صوتية تتجاوز نطاق السمع.

أن تردد الموجات فوق الصوتية يتغلغل     ، يحدث التأثير المضاد للبكتيريا عن طريق :

داخل الخلايا ، و يدمر بنية تركيب البكتيريا ، وينتهي أخيرًا بتثبيط الكائنات الحية الدقيقة

في السنوات العشر الماضية ، تطورت هذه التقنية بسرعة إلى أداة معالجة غير حرارية آمنة يمكنها المساعدة فى العديد من تطبيقات معالجة الألبان التقليدية ،  مثل البسترة غير الحرارية لقتل الميكروبات دون التأثير على الجودة الغذائية، وتسريع عمليات التخمير فى الزبادي من خلال تحسين نشاط الإنزيمات، وتعزيز جودة الجبن من خلال تحسين تكوين الخثرة

تساعد الموجات فوق الصوتية في إنتاج آيس كريم ذو جودة أعلى من خلال تقليل حجم بلورات الثلج مما يؤدي إلى قوام أكثر نعومة وذلك عن طريق تعزيز عملية التبلور وتقليل وقت التجميد

تطبيقات الكبسلة في منتجات الألبان

عملية الكبسلة عبارة عن إدخال مادة (المركب النشط) داخل مادةأخرى (مادة الجدار الخارجى)

توجد العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا في الأطعمة المختلفة مثل الفيتامينات والأصباغ والإنزيمات والنكهات والأحماض الدهنية الأساسية ،هذه المركبات النشطة بيولوجيًا حساسة للتحلل بسبب الحرارة والضوء والأكسجين وظروف االعمليات التصنيعية الأخرى

ونظرًا لأن العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا غير قابلة للذوبان بدرجة كبيرة، فإن كبسلتها فى حجم الميكرو / النانو تعزز توصيل هذه المركبات النشطة بيولوجيًا وحفظها فى مكونات الغذاء وتجعلها أغذية وظيفية

أهمية الكبسلة في صناعة الأغذية

تحسين الاستقرار: حماية المكونات الحساسة من التدهور بفعل العوامل الخارجية مثل الأكسجين والضوء أثناء التخزين

تحسين الخواص الفيزيائية : تحويل السوائل إلى مساحيق يسهل تخزينها ونقلها وتصنيعها

الإطلاق المتحكم فيه : ضمان وصول المكونات النشطة إلى الهدف المحدد في وقت مناسب، مثل إطلاق النكهة في لحظة معينة

تحسين القيمة الغذائية : حماية المكونات الغذائية الحساسة والحفاظ على قيمتها الغذائية

تطوير منتجات وظيفية : إنتاج أغذية ذات فوائد صحية إضافية، مثل إضافة مضادات الأكسدة وحمايتها

تعزيز السلامة : إطالة العمر الافتراضي للمنتجات وتقليل التقلبات في المكونات النشطة

على سبيل المثال تم استخدام زيت السمك فى منتج الزبادى وتم التغلب على طعمه ورائحته السمكية و زيت السمك معروف بقيمته الغذائية العالية لأحتوائه على الأوميجا 3 التى تعمل على خفض مستويات الكوليسترول الضار ورفع مستويات النافع منه فى جسم الإنسان

استخدام طلع النخل لما له من فوائد عديدة فى رفع المناعة إلى مشروب الزبادى وتم التغلب على طعمه الترابى ولونه الداكن فى المشروب اللبنى

وكان هناك أيضا إتجاه من إستخدام العناصر المعدنية الضرورية لجسم الإنسان مثل الزنك والسلنيوم والحديد وإلاستفادة من العديد من الفيتامينات مثل حمض الفوليك وفيتامين سى وفيتامين د3

الاستفادة من تقنية البلازما الباردة

يتضمن توليد البلازما الباردة تعريض غاز مثل الهواء أو النيتروجين لمصدر طاقة وتأين جزيئات الغاز وإنشاء حالة البلازما ويمكن أن تحدث هذه العملية في ظروف الضغط الجوي مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من المنتجات بما في ذلك تلك المستخدمة في صناعة تجهيز الأغذية

يتم استخدام نفاثات أو فوهات البلازما لتوجيه البلازما الباردة إلى أسطح المنتجات الغذائية أو مواد التعبئة والتغليف وتقوم الأنواع المتفاعلة في البلازما بتفكيك الملوثات وتحييدها مما يضمن عملية تنظيف شاملة

ويعتبر هذا التطبيق حاسما بشكل خاص في تلبية معايير سلامة الأغذية الصارمة والحد من مخاطر الأمراض المنقولة بالغذاء إلى جانب المعالجة المباشرة للمواد الغذائية تلعب تقنية البلازما الباردة دورًا أساسيًا في ضمان سلامة تغليف المواد الغذائية ويمكن أن تحتوي مواد التعبئة والتغليف على ملوثات وقد تشكل طرق التعقيم التقليدية تحديات في الوصول إلى كل زاوية وركن ومع ذلك توفر البلازما الباردة حلاً عن طريق اختراق الملوثات الموجودة على أسطح التغليف وإبطال مفعولها

تطبيق استرات الفيتوستيرول في منتجات الألبان

استرات الفيتوستيرول هي دهون مشتقة من النباتات وتُستخدم لخفض نسبة الكوليسترول الضار LDL في الدم، وذلك عن طريق امتصاصه في الجسم بالإضافة إلى فوائدها في خفض الكوليسترول، تمتلك استرات الفيتوستيرول خصائص مضادة للالتهابات والأكسدة، وقد تساعد في تعزيز المناعة وتقليل خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية

مصدر استرات الفيتوستيرول

مصادر طبيعية : تتكون استرات الفيتوستيرول بشكل طبيعي في أغشية الخلايا النباتية، ويمكن استخراجها من زيوت نباتية مختلفة مثل زيت بذور اللفت وزيت فول الصويا وزيت الذرة وزيت دوار الشمس وتضاف الى الحليب والزبادى والجبن

تطبيق النانو تكنولوجى فى منتجات الالبان

اهداف مجال تكنولوجيا الأغذية النانومترية

تحسين التوصيل

هناك أربع مجموعات رئيسية من التحديات المرتبطة بإيصال المواد الغذائية :

الثبات ضد الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسدة أثناء تجهيز الأغذية

تجنب الطعم و الرائحة الغير المستساغة

التعبئة والتغليف

تُستخدم جزيئات النانو في تحسين أغلفة الألبان لزيادة مقاومتها للرطوبة والحرارة يمكن استخدام أغلفه مزودة بجزيئات النانو particles Nano من معادن مثل المغنسيوم تتميز بانها أغلفة أخف وزنا وأكثر متانة وأكثر مقاومة للحرارة

حماية المكونات: تقنية التغليف الدقيق (Microencapsulation) تستخدم كبسولات نانوية لحماية المكونات النشطة مثل الفيتامينات والبروبيوتيك من الحرارة والضوء والحموضة

تعزيز منتجات التغذية : إضافة مواد غنية بالعناصر الغذائية (مثل الحديد والزنك) في صور نانوية إلى منتجات الألبان لتعزيز صحة الأطفال وتقليل الأمراض

تتبع المنتج : القدرة على تتبع الملوثات هو عنصر هام من سلامة الأغذية بإستخدام الأغلفة الذكية التى لا تسمح فقط بمنع التلوث أو منع انتشاره ولكن أيضا بالكشف عن غيرها من المركبات الملوثة

تساهم تقنية النانو في تحسين منتجات الألبان من خلال

زيادة امتصاص العناصر الغذائية:

يمكن استخدام جزيئات النانو لتعزيز قدرة منتجات الألبان على امتصاص وتخزين الكالسيوم والفيتامينات الأخرى، وتحسين توافرها الحيوي

تحسين الملمس والطعم:

تساعد تقنية النانو في تحسين الملمس، القوام، والمرونة وتحسين قدرتها على الانصهار والذوبان بالإضافة إلى تقليل النكهات غير المرغوب فيها

التعقيم:

تُستخدم جسيمات النانو الفضية لتعقيم المعدات في مراكز تجميع الألبان، مما يقلل من البكتيريا المسببة للأمراض ويضمن سلامة الحليب الخام

تحسين سلامة المنتج:

يمكن استخدام الجسيمات النانوية في تطوير عبوات ذكية للكشف عن الملوثات الميكروبية أو الكيميائية في الأغذية، وضمان سلامة المستهلك