Nanotehnologija [Compatibility Mode]

7/23/2019 Nanotehnologija [Compatibility Mode]

1/40

Drutvo kemiara i tehnologaPrehrambeno-tehnoloki fakultet, Osijek

Nanotehnologija uprehrambenoj tehnologiji

Vlasta PiliotaSveuilite J. J. Strossmayera u Osijeku,

Prehrambeno-tehnoloki fakultet

F. Kuhaa 20, Osijek

as a. zo a p os. r


2/40

"Today we make things at the molecular scale by stirring

to ether molecular arts and cleverl arran in thin s sothey spontaneously go somewhere useful. In the futurewe'll have molecular "hands" that will let us put molecularparts exactly where we want them, vastly increasing the

".

Ralph Merkle

"Danas pravimo stvari na molekularnoj razini

meusobnim mijeanjem dijelova molekule pametnim, , , .spontano negdje (za neto) korisne. U budunosti emoimati "ruke" molekularnih dimenzija koje e namomo uiti staviti di elove molekula tono tamo d e toelimo, poveavajui jako raspon molekularnih strukturakojeemo moi izgraivati."

Ralph Merkle


3/40

tehnologija koja se usredotouje na

(materijala), a koja proizlazi iz nano,

manipulaciju anorganske ili ne bioloke

- .


4/40

nekadanji profesor Norio Taniguchi

Science University) na meunarodnoj

1974. godine.


5/40

Termin "nano", koja u grkom jeziku znai" ",10-9 odnosno 1 nanometar = 10-9 m.

Radi usporedbe:- virusi su otprilike veliine 10 nanometara

- raa atomske reetke u silikonu e 0.54 nm


6/40

Nanotehnolo i a e usredotoena nakarakterizaciju, izgradnju i manipulacijubiolokih i nanobiolokih struktura manjih od

100 nm, puno manjih nego to ljudsko okomoe vidjeti (normalno ljudsko oko, pri,

20m, 10-6 m).

Utvreno je da strukture ovako malih dimenzija

,mogunosti primjene i umijeanosti koja moguposluitiovjeanstvu.


7/40

Initiative (2006):

Nanotehnologija je podruje interesa

dimenzija od priblino 1 do 100 nm

od promjera prosjene debljine ljudske

vodika), koja omoguava jedinstveni.


8/40

Ioni K (kalija) i Na (natrija) su promjera 10 tak nm, i imaju jednu od uloga u ljudskom

organizmu da generiraju nervne impulse.

Veliina molekula eera, amino-kiselina,

hormona i DNA e u nano dimenzi ama.

nano dimenzija.


9/40

o e se re a sva v organ zam naZemlji egzistira zbog prisustva,

,

ovih nano-struktura.

Nanotehnologija moe imati razliitu korist

u otrebom strukturalnih tvorevina nanorazine, koje imaju fizika, kemijska ibioloka svojstva, i koja su sutinski

z vstruktura.


10/40

,

tehnologiju nano razine, nanotehnologija,

mjerenje, modeliranje, i manipulaciju.


11/40

Od nobelovca (1965.)Richard Feynman-"

Room at the Bottom" (1959.), ili Eric" "

ili knjige "Nanosystems" (1997.),

zaintrigiran ogromnim skokom umisterioznu mini aturizaci u.


12/40

.

godine u svom povijesnom predavanju" "na Kalifornijskom tehnolokom

,ureivati najsitnije strukture atom po

-. .


13/40

Drexler i njegovi sljedbenici su predloilimanipulaciju molekulama kako bi se

ureivali, shvatili, kontrolirali i snano, nadrugi nain, mijenjali nai ivoti.

On je na taj nain dao naslutiti da bi

mogunosti primjene, ali pretpostavio i nekestrahove koje bi upotreba nanotehnologije

mog a prouzro npr. ons ru ran em nano-oruja, ili npr. mikro-robota).


14/40

U meuvremenu je nanotehnologija.

1989. godine IBM strunjak Don Eigler

je koritenjem scanning tunnelingm croscope motr enog tune s ogmikroskopa) kreirao slova "IBM"

o re an em o o a oma.


15/40

.Sumio Iijima je otkrio ugljikovu nano

,

upotrijebiti za pravljenje najtanje.

Neki su znanstvenici napravili tranzistorod jedne ugljikove molekule i stvorili

prototip ureaja za pohranjivanjeinformacija s podacima veliine 50 nm.


16/40

Prim ena nanotehnolo i e u rehrambenoindustriji

Priroda odavnina koristi za samoizgradnjunano strukture i to kroz niz optimiziranihprocesa koji najuinkovitije koriste

(minimalno) energiju.

Atomi i molekule su vemilionima godina

organizirani u dobro organizirane (isloene) strukture.


17/40

Veina nano estica, koje seupotrebljavaju tradicionalno pripadaju

koloidima.

Sterika stabilizacija koloidnih estica

se postie adsorbcijom polimera ipovr ns a t vn est ca na povr n .Nano estice mogu se dalje stabilizirati

tvore kovalentne veze.


18/40

pr. organ zac a m ce a es cakazeina ili kroba i pakiranjeg o u arn pro e na na up en

proteina su primjer samo-slagajuihs ru ura o e ne s a ne vorev ne.


19/40

U otreba nano-struktura u znanosti o hrani itehnologiji se bazira na razumijevanjutermodinamikih samo-slauih procesa.

Samo-organizirajue strukture na nivou-

uspostavom ravnotee izmeu razliitih ne

kovalentnih sila.

Postizavanjem vee povrine nano estica

po edinici mase biti e mogu e da one budubioloki aktivnije nego estice veih.


20/40

putove u studiranju pojedinanihmolekula i s ecifinih intra- i inter-

molekularnih reakcija u kojima onesudjeluju.

Istraivan a e omo uiti s ozna e ko ee pomoi u kreiranju pojedinihmolekula (hrane), zatitnih povrinskih

sustava, povrinskog inenjerstva,razliitih metoda proizvodnje inano rac u.


21/40

Slika 1. Shematski prikaz primjene nanotehnologije u

prehrambenoj industriji


22/40

Glavna odru

a rim ene nanotehnolo i eu proizvodnji hrane

. roces ran e

2. Pakiranje.

4. Automatizacija

5. Si urnost i kvaliteta hrane6. Bio-inenjerstvo7. Nano dizajniranje

. ano o- n en erstvo9. Okoli.


23/40

industriji prema proizvodu:

a) standardna hrana;b) funkcionalna hrana;

c su lementi;d) prehrana;


24/40

Nanotehnologija u prehrambenoj industriji

prema po ru u pr m ene:

a) proizvodnja hrane;proces ran e;

c) konzerviranje;d) poboljanje arome i boje;

f) pakiranje hrane


25/40

Nanotehnologija u prehrambenoj industriji

1 dizajniranje matriksa;

c) dizajniranje maziva; d) drugimolekularni matriksi

2 nanomaterijali;a) nanokompoziti; b) nanoglina;c) nanocijevi; d) drugo

3 detekcija;

c) nano ipovi; d) drugo


26/40

4 procesne tehnologije;

d) za lipozome; e) za drugo

5 Nano sustavi za prijenos;

c) nano kuglice; d) nano naprave i nano

strojevi; e) nano roboti; f) drugo

6 Nano higijena;

a) nano estice; b) obrada povrine;c) nano filter; d) dizajniranje strukture;e) drugo i nove tehnologije


27/40

Primjena nanotehnologije


28/40

Sustavi za oslobaanje, prijenos, raspodjelu

Slika 2. Shematski prikaz nano sustava za prijenoses ca: m roemu z a, pozom, nano

emulzija, D biopolimerna nano estica (sastoji

se od jednog biopolimera ili moe imati strukturu

2A =micela- sferinaestica (nosakomponenti u funkcionalnoj hrani),rom era 5 - 100 nm

2B = lipozomi-polimolekularni agregat izgraen od polarnih lipida sadvoslojnom konfiguracijom, uglavnom u fosfolipidima soje i jaja,promjera od 20 nm do nekoliko stotina nm

2C = nano emulzije (ulje-u-vodi), promjeraestica 50-200 nm2D = biopolimerne nano-estice (tvorevrsteestice preko

intermolekularnih veuih sila ili kovalentnih veza)


29/40

Slika 3. Pregled metoda za proizvodnju nano estica


30/40

Materijali za pakiranje

Slika 4. Primjer mogueg nano-slojevitog materijalaformiranog od globularnih proteina i polisaharida.Debljina svakog sloja u prosjeku je 1 do 100 nm.


31/40

Slika 5. Shematski prikaz omatanja hrane s vie slojeva

ispiranja


32/40

Slika 6. Analitiki postupci za odreivanje stanine RNK.

Ove edinine operacije su realizirane u medelimabioanalitikih sustava

NASBA isothermal Nucleic Acid Sequence-Based

Amplification reaction


33/40

Slika 7. Sastavljeni mikrotekuinski biosenzorski modul


34/40

Proizvodi koji se nalaze (danas) na tritu

uee:

- pia (mlijeko, sokovi, ajevi) sa dodatkom Ca (uvidu raznih Ca soli nano-Ca

- gazirani sokovi sa dodatkom raznih

mikroemulzi a 2A sa inkor oriranimesencijalnim uljima (aromatinim spojevimatvarima arome);

- razni mlijeni proizvodi sa lipozomima (2B) ukojima je inkapsuliran laktoferin,

vijeka trajanja), probiotici, prebiotici;


35/40

- res nz za sa a e s o a om an m ro ntvari;

- s a n sperzn sus av emu z e ao o

su mlijeko, majoneze, umaci, dresinzi za.

emulzijama (2C) koje imaju izvrsna svojstva u

stabiliziran u ovih roizvoda;- riblje ulje (sa dodatkom -tokoferola za

sman en e oksidaci e li ida u ul u - 2B


36/40

- ro raspon raz pre ram enproizvoda sa dodatkom funkcionalnih

, ,

6 omega masnih kiselina, antioksidanasa,tvari arome bo a i menata antimikrobnih

sredstava, konzervanasa, ) koji se dodaju u

hranu u istom obliku ili, ee, u nekomvezanom obliku, u sustav za ugradnju

proizvod (npr. u obliku mikrosfere i


37/40

Budunost primjene nanotehnologije

- Nove tehnologije- Novi proizvodi (personalizirani i funkcionalni

proizvodi)

- Kvaliteta hrane (bolja topljivost, sprjeavanjeoksidacije, poboljanje okusa i sl.)

- Sigurnost hrane- Tretiranje raznih oboljenja preko sustava hrane

ko i sadre bio-aktivne sasto ke sa

mogunou dueg zadravanja u probavnomsustavu)

- Stanina i molekularna biologija


38/40

- Novi materijali i ureaji za detekciju patogenih

organ zama an m ro n senzor- Omotai hrane

- Identifikacija (raznim napravama) nepoeljnihsastojaka (nanosenzori)

- Pakiranje hrane (folije i sl.)

-

proizvoda i njihove kvalitete u cijelom lancuhrane

- Oznaavanje (deklariranje) hrane

- a a o o a


39/40

proizvoaa sa oko 60 % proizvoda

opeg stanja organizma ('health and

' , , .


40/40

HVALA NA PANJI!

Documents

Nanotehnologija [Compatibility Mode]