گرافن خوراکی چیست؟ - ایران گرافن

گرافن خوراکی به نوعی از گرافن اطلاق می شود که برای مصرف انسان بی خطر است.

محققان در حال بررسی پتانسیل استفاده از گرافن در کاربردهای مختلف از جمله صنایع غذایی هستند. گرافن خوراکی را می توان با اصلاح خواص سطحی گرافن به منظور سازگاری با سیستم های بیولوژیکی تولید کرد. این شامل عملکرد گرافن با مولکول های خوراکی یا محصور کردن آن در مواد خوراکی است.

هدف از تولید گرافن خوراکی کشف کاربردهای بالقوه آن در صنایع غذایی است. گرافن، یک لایه منفرد از اتم های کربن است که در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند، دارای خواص منحصر به فردی مانند استحکام بالا، هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی است. با خوراکی ساختن آن، محققان قصد دارند از این خواص برای اهداف مختلف در بخش مواد غذایی استفاده کنند.

برخی از اهداف بالقوه ایجاد گرافن خوراکی عبارت است از:

1. بسته بندی مواد غذایی: گرافن خوراکی را می توان به عنوان یک پوشش یا افزودنی در مواد بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد تا خواص بازدارندگی کالاهای فاسد شدنی را افزایش داده و ضایعات مواد غذایی را کاهش دهد.
2. ایمنی مواد غدایی: سطح بالای گرافن و توانایی جذب مولکول ها، آن را به یک کاندیدای بالقوه برای حذف آلاینده ها یا سموم از محصولات غذایی تبدیل می کند و استانداردهای ایمنی مواد غذایی را بهبود می بخشد.
3. تقویت مواد مغذی: گرافن خوراکی می تواند به عنوان حامل یا تقویت کننده مواد مغذی مورد استفاده قرار گیرد و ویتامین ها، مواد معدنی یا سایر ترکیبات فعال زیستی را برای افزایش ارزش غذایی محصولات غذایی تامین کند.
4. تقویت حسی: از خواص الکتریکی منحصر به فرد گرافن می توان برای ایجاد تجربیات حسی جدید در محصولات غذایی استفاده کرد. به عنوان مثال، می توان از آن برای تولید غذاهایی استفاده کرد که هنگام مصرف  تغییر رنگ یا بافت دارند.
5. دارورسانی: توانایی گرافن برای حمل مولکول ها از طریق موانع بیولوژیکی، آن را به یک کاندید بالقوه برای سیستم های دارورسانی هدفمند در بدن از طریق وسایل خوراکی تبدیل می کند.

به طور کلی می توان گفت معرفی گرافن خوراکی با هدف کشف راه های نوآورانه برای بهبود کیفیت، ایمنی و عملکرد مواد غذایی و همچنین بهره گیری از خواص منحصربه فرد این نانو ماده است.

تولید گرافن خوراکی

تولید گرافن خوراکی شامل فرآیند پیچیده ای است که نیازمند بررسی دقیق استانداردهای ایمنی و نظارتی است. در ادامه مراحل کلی تولید گرافن خوراکی آورده شده است:

1. تامین گرافن با کیفیت: اولین مرحله تامین گرافن باکیفیت است. گرافن را می توان از طریق روش های مختلفی مانند رسوب شیمیایی بخار یا لایه برداری گرافیت سنتز کرد.
2. خالص سازی: گرافن به دست آمده برای حذف هر گونه ناخالصی یا مواد بالقوه مضر نیاز به خالص سازی دارد. این کار را می توان با استفاده از تکنیک هایی مانند فیلتراسیون، سانتریفیوژ کردن یا درمان های شیمیایی انجام داد.
3. پراکندگی: سپس گرافن خالص شده در یک حلال یا مایع مناسب غذایی مانند آب یا روغن پراکنده می شود. این مرحله مرحله تضمین می کند که گرافن به طور مساوی در سراسر محصول نهایی توزیع شود.
4. فرمولاسیون: غلظت و فرمول مورد نظر، محصول خوراکی حاوی گرافن را تعیین می کند. این می تواند شامل مخلوط کردن گرافن پراکنده شده با سایر مواد غذایی برای ایجاد یک محصول غذایی خاص مانند نوشیدنی ها، پوشش ها یا مواد افزودنی باشد.
5. تست ایمنی: برای اطمینان از اینکه محصول گرافن خوراکی تمام الزامات نظارتی را برآورده می کند و هیچ خطری برای سلامتی ندارد، آزمایش کامل ایمنی انجام می شود. این ممکن است شامل مطالعات سم شناسی، ارزیابی حساسیت زایی و سایر آزمایش های مرتبط باشد.
6. ساخت: فرآیند تولید باید کنترل کیفیت و ثبات را در تولید محصولات گرافن خوراکی در مقیاس بزرگتر حفظ کند. این ممکن است شامل تجهیزات و امکانات تخصصی برای رسیدگی به مواد غذایی باشد.
7. بسته بندی و برچسب گذاری: محصولات نهایی گرافن خوراکی را در ظروف مناسب برای مواد غذایی با برچسب مناسب که حاوی مواد تشکیل دهنده، اطلاعات تغذیه ای و هرگونه هشدار یا دستورالعمل لازم است بسته بندی می شود.
8. مطابقت با مقررات: از انطباق با مقررات محلی حاکم بر تولید مواد غذایی و استانداردهای ایمنی برای مواد جدید مانند گرافن اطمینان حاصل می شود.

روش های تولید گرافن خوراکی

در حال حاضر روش های مختلفی برای تولید گرافن خوراکی در حال بررسی است. در ادامه به تعدادی از آن ها اشاره می شود:

1 رسوب بخار شیمیایی (CVD): این روش شامل رشد گرافن بر روی یک بستر با قرار دادن آن در معرض گازهای حاوی کربن در دماهای بالا است. گرافن به دست آمده را می توان روی یک بستر خوراکی مانند پلیمر یا ژلاتین با درجه مواد غذایی منتقل کرد و آن را برای مصرف بی خطر می کند.

2 لایه برداری فاز مایع: در این روش، گرافیت را با یک حلال مخلوط می کنند و تحت نیروهای مافوق صوت یا برشی قرار می دهند تا لایه ها به ورقه های گرافن منفرد تجزیه شوند. سپس پراکندگی گرافن حاصل را می توان در محصولات غذایی یا پوشش ها گنجاند.

3 لایه برداری الکتروشیمیایی: این تکنیک شامل استفاده از جریان الکتریکی برای لایه برداری الکترودهای گرافیتی در محلول الکترولیت مایع است. تکه های گرافن به دست آمده را می توان جمع آوری کرد و به اشکال خوراکی پردازش کرد.

4 ساخت زیستی: محققان همچنین در حال بررسی استفاده از سیستم های بیولوژیکی مانند باکتری یا مخمر برای تولید گرافن خوراکی هستند. این میکروارگانیسم ها را می توان برای سنتز و ترشح مواد شبه گرافن که برای مصرف بی خطر هستند، مهندسی ژنیتیکی کرد.

توجه به این نکته مهم است که گرچه این روش ها امیدوار کننده هستند، تحقیقات بیشتری برای اطمینان از ایمنی و مقیاس پذیری تولید گرافن خوراکی برای کاربردهای تجاری مورد نیاز است ولی بطور کامل تجاری سازی نشده است.

منبع:

است.https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ra/d2ra00912a