چالش های پلیمر خوراکی

چالش ها و فرصت های پلیمرهای خوراکی

پلیمرهای خوراکی به دلیل مزیت های منحصر به فردی که دارند، بعنوان مواد خوراکی در مقایسه با پلیمرهای مصنوعی کاربرد گسترده ای دارند و امروزه نیز بسیار مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. این امر می تواند به کاهش آلودگی محیط زیست کمک کند. پلیمرهای خوراکی عملا می توانند دشواری کار تولید را کاهش داده و در نتیجه، قابلیت بازیافت مواد را نسبت به مواد سنتی مضر برای محیط زیست بهبود بخشند و حتی ممکن است بتوانند جایگزین مناسبی برای پلیمرهای مصنوعی باشند. یک پلیمر هیدروژل مصنوعی زمینه جدیدی را برای توسعه فیلم ها، پوشش ها، پلت های اکسترود پذیر و نانوپلیمرهای مصنوعی به ویژه در حوزه پزشکی، کشاورزی و صنعتی فراهم می کند. پلیمرهای خوراکی از مزایای زیادی برای دارورسانی و مهندسی بافت برخوردار هستند. فناوری پلیمر خوراکی به صنایع غذایی کمک می کند تا محصولات خود را جذاب تر ارائه داده و استفاده ایمن تری داشته باشند. مواد خوراکی جدید از بسیاری از منابع طبیعی که معمولا دور ریخته می شوند، به دست می آیند. هدف از این مطالعه ارائه مقدمه ای جامع از پلیمرهای خوراکی با تفسیر منشا، خواص و کاربردهای بالقوه آنها است.

افزایش تقاضا برای محصولات غذایی با کیفیت و آماده مصرف با طول عمر مفید به گسترش فناوری های جدید پردازش کمک کرده و تضمین می کند که خواص و ظاهر طبیعی محصول تغییر چندانی نداشته باشد. بسته بندی مواد غذایی حجم زیادی از ضایعات را به همراه دارد و این چیزی است که اکثر ما آن را قبول داریم. پلیمرهای خوراکی مواد پلیمری هستند که می توانند به راحتی توسط انسان یا حیوانات به طور کامل یا جزئی مصرف شوند و سلامتی آنها را نیز تهدید نمی کنند. این پلیمرها ممکن است بعنوان محافظی برای حفظ کیفیت و پایداری محصول به طور مستقیم روی سطح اعمال شوند. نحوه استفاده از پلیمرهای خوراکی به خواص محصول و تغییرات این خواص در حین تولید و ذخیره سازی بستگی دارد. دلایل متعددی برای بررسی پلیمرهای خوراکی وجود داشت. یکی از آنها معرفی دسته بندی های جدید محصولات غذایی به بازار با هدف ارائه محصولات ایمن، راحت و با کیفیت بود. این نوع بسته بندی از هدر رفتن مواد مغذی مواد غذایی جلوگیری می کند. در عمل، پوشش های خوراکی که سرعت انتقال اجزای مولکولی محصول را از داخل به بیرون بسته بندی کنترل می کنند، ممکن است واکنش های نامطلوب که تغییرات نامطلوبی در محصولات غذایی ایجاد می کنند را کند کنند. عملکرد پلیمرهای خوراکی با خواص انتقال جرم آنها تعیین می شود. متخصصان سیستم های دارورسانی قابل کاشت در داخل بدن ساخته شده از پلیمرهای زیست جاذب را توسعه داده و اثبات شد که این حامل ها مقادیر مشخصی از دارو را به تدریج در طول زمان آزاد می کنند. ترکیبات دارویی پلیمری همان محصولات نانوپزشکی هستند که در تشخیص و درمان سرطان کاربرد دارند. پلیمرهای طبیعی به دلیل داشتن طعم دهنده و زیست تخریب پذیر بودن می توانند منبع جایگزینی برای توسعه صنعت بسته بندی باشند. پلیمرهای خوراکی بعنوان جایگزینی برای پلاستیک مصنوعی در صنایع غذایی استفاده می شوند و در سال های اخیر، به دلیل مزایایی که نسبت به پلیمرهای مصنوعی دارند، مورد توجه قرار گرفته اند. مزیت مهمی این پلیمرها در مقایسه با پلیمرهای مصنوعی سنتی این بود که می توان آنها را همراه با محصولات بسته بندی شده مصرف کرد. حتی اگر از فیلم ها یا مواد بسته بندی شده استفاده نمی شد، باز هم می توانستند به کاهش ضایعات در محیط زیست کمک کنند.

پلیمرهای خوراکی منحصرا از مواد تجدید پذیر و خوراکی تولید می شوند و با این حال، پیش بینی می شد که سریع تر از سایر مواد پلیمری تجزیه شود. پلیمر خوراکی می تواند خواص ارگانولپتیک غذاهای بسته بندی شده را افزایش دهد؛ مشروط بر اینکه آنها حاوی عوامل مختلفی مانند طعم دهنده ها، رنگ ها و شیرین کننده ها باشند. استفاده از آنها براساس پلیمرهای طبیعی و مواد افزودنی غذایی به طور مداوم در صنایع غذایی و پزشکی در حال افزایش است. این پلیمر را می توان با انواع محصولات طبیعی مانند پلی ساکاریدها، پروتئین ها و لیپیدها با افرودن نرم کننده ها و سورفکتانت ها تولید کرد. عملکرد پلیمرهای خوراکی اساسا به خواص مانع، مکانیکی و رنگ آنها بستگی دارد که به نوبه خود به ترکیب فیلم و فرایند تشکیل آن بستگی دارد. محصولات غذایی معمولا با غوطه وری یا اسپری پوشانده شده و یک لایه نازک روی سطح غذا تشکیل می دهند که بعنوان یک غشای نیمه تراوا عمل می کند که به نوبه خود اتلاف رطوبت یا انتقال گاز را کنترل می کند. پلیمر خوراکی همچنین بعنوان حامل عوامل ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی عمل می کند. تولید پلیمر خوراکی حجم ضایعات و میزان آلودگی محیطی را به حداقل می رساند. با این حال، نفوذپذیری و خواص مکانیکی آنها در کل ضعیف تر از پلیمر مصنوعی است. در حال حاضر، سالانه حدود 150 میلیون تن پلاستیک در سراسر جهان تولید می شود و در مقابل، تولید و مصرف آن نیز همچنان رو به افزایش است. اکثر این پلاستیک ها از نفت خام تولید شده اند و هر گونه افزایش در تولید آنها منجر به افزایش مصرف نفت می شود و این امر هم به دلیل هدر رفتن و تجزیه ناپذیر بودن پلیمر تهدیدات جدی زیست محیطی را به دنبال دارد. پلیمرهای خوراکی و زیست تخریب پذیر بایستی بعنوان جایگزینی برای روش های بازیافت سنتی تر در نظر گرفته شوند و با این کار، محققان به سنتز پلیمرهای جدیدی سوق پیدا کنند که می توانند پس از مصرف دوباره به چرخه بیولوژیکی بازگردانده شوند. بنابراین، استفاده از پلیمرهای تولید شده از ضایعات کشاورزی که به راحتی در محیط زیست تجزیه می شوند، نه تنها این مشکلات را حل می کند، بلکه پتانسیل جدیدی را برای این نوع ضایعات فراهم می کند. در صنعت بسته بندی مواد غذایی از مواد نشاسته ای به دلیل زیست تخریب پذیر بودن، خوراکی بودن، دسترسی فراوان، کم هزینه بودن، قابلیت پردازش آسان و غیر آلرژیک بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. اجزای مورد استفاده برای تهیه پلیمرهای خوراکی را می توان به چهار دسته هیدروکلوئیدها، پلی پپتیدها، لیپیدها و کامپوزیت ها دسته بندی کرد. با توجه به شکل و جدول زیر، فیلم های هیدروکلوئیدی از خواص مانع اکسیژن، دی اکسید کربن و لیپیدها خوبی برخوردار هستند؛ اما نه بخار آب.

شکل 1:

جدول 1:

نتیجه گیری

استفاده از پلیمرهای خوراکی در بسیاری از محصولات غذایی همچنان در حال توسعه است. فرآوری بالقوه پلیمرهای خوراکی بعنوان حامل عوامل ضد میکروبی، طعم دهنده ها، آنتی اکسیدان ها، رنگ دهنده ها، ویتامین ها، پروبیوتیک ها و مواد مغذی ادامه تحقیقات در این حوزه را امکان پذیر می سازد. امروزه استفاده از محصولات کشاورزی قابل بازیافت و تجدید پذیر در تولید بسته بندی مواد غذایی، فیلم های خوراکی و پوشش ها بعنوان روند جدیدی برای نگهداری مواد غذایی مورد بحث و بررسی قرار دارد. فناوری پلیمر خوراکی نقش مهمی در کشف دارو ایفا کرده و نتایج حاصل از این تحقیقات را ارتقا می دهد. اثبات شده است که سیستم های دارورسانی واکسن برای بیماران مناسب است زیرا به تجویز دوزهای تقویت کننده نیاز نداشته و در دوزهای کوچک درمان طولانی مدت را فراهم می کند. از سوی دیگر، واکسن های خوراکی پلیمری مسیر جالبی را برای دارورسانی خوراکی واکسن ها باز می کنند. توسعه فناوری های جدید با هدف بهبود سیستم های دارورسانی خوراکی پلیمری موضوع اصلی برای تحقیقات آینده محسوب می شود. با این حال، انجام تحقیقات در آینده بایستی در مقیاس تجاری با هدف ارائه اطلاعات دقیق تر از پلیمرهای خوراکی متمرکز شود.