Đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong công nghiệp thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BỘ MÔN: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM GVHD: TS HOÀNG VĂN HUỆ SVTH: NGUYỄN THỊ TRÚC ANH 2005100001 LÊ DOÃN HÀO KIỆT 2005100159 NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031 HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054 VÕ MINH TRÍ 2008100088 NGUYỄN TẤN PHÚC 2005100040 PHẠM QUỐC HUY 2005100171 TP.HỒ CHÍ MINH - 2012 Ý kiến của giáo viên hướng dẫn Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Chữ ký của giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... 1 DANH SÁCH CÁC HÌNH .................................................................................. 2 DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................. 3 MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 4 1. Yêu cầu thực tế và lý do chọn đề tài ........................................................ 4 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 4 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu .................................................... 5 4. Kết cấu của bài tiểu luận .......................................................................... 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 6 1.1. Tổng quan về lý thuyết công nghệ nano ................................................. 6 1.1.1. Khái niệm ..................................................................................... 6 1.1.2. Phân loại vật liệu nano .................................................................. 6 1.1.3. Cơ sở khoa học của công nghệ nano.............................................. 7 1.1.3.1. Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử........ 7 1.1.3.2. Hiệu ứng bề mặt .................................................................. 7 1.1.3.3. Kích thước tới hạn ............................................................... 7 1.1.3.4. Hướng ứng dụng chung ....................................................... 8 CHƯƠNG 2. SƠ LƯỢC VỀ ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ NANO TRONG THỰC PHẨMỞ CÁC QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI ...................................... 10 2.1. Công nghệ nano thực phẩm tại Mỹ ......................................................... 10 2.2. Công nghệ nano thực phẩm tại Nhật và Trung Quốc .............................. 11 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ NANO TRONG CÔNG NGHIỆPTHỰC PHẨM TẠI VIỆT NAM...... 14 3.1. Sơ lược về lịch sử công nghệ nano thực phẩm tại Việt Nam ................... 14 3.2. Các ứng dụng và hướng phát triển của công nghệ nano trong công nghiệp thực phẩm ở nước ta .............................................................................................. 14 3.2.1. Ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt chăn nuôi ...................... 14 3.2.2. Ứng dụng công nghệ nano trong đóng gói, bao bì đựng thực phẩm . 17 3.2.3. Thực phẩm hạt nano ........................................................................ 18 3.2.4. . Ứng dụng nano vào “pin cây xanh” ............................................... 20 3.3. Ưu nhược điểm khi sử dụng CNNN trong thực phẩm ............................. 21 3.3.1. Ưu điểm .......................................................................................... 21 3.3.2. Nhược điểm .................................................................................... 22 3.4. Hướng phát triển mới cho công nghiệp nano thực phẩm ở nước ta ......... 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 28 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian dài thực hiện bài tiểu luận, đến nay, mọi công việc liên quan đến bài tiểu luận đề đã hoàn tất. Trong suốt thời gian này, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ. Ở phần đầu tiên của bài luận, cho phép chúng tôi có đôi điều gửi đến những người chúng tôi vô cùng biết ơn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Hoàng Văn Huệ, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian qua. Nếu không có những lời chỉ dẫn, những tài liệu, những lời động viên khích lệ của Thầy thì bài luận này khó lòng hoàn thiện được. Cũng xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, những người đã luôn hỗ trợ, theo sát chúng tôi trong suốt thời gian quá. Xin tri ân tất cả các Thầy, Cô, những người dày công dạy dỗ, truyền cho chúng tôi rất nhiều tri thức quý báu. Cảm ơn tất cả bạn bè của chúng tôi, những người đã sát cánh cùng vui những niềm vui, cùng chia sẻ những khó khăn của chúng tôi và giúp đỡ chúng tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện tiểu luận. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012 Nhóm sinh viên thực hiện LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp thực phẩm từ lâu đã có vai trò rất quan trọng đời sống của người tiêu dùng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Vì một trong những nhu cầu hằng ngày mà con người ta không thể thiếu đó chính là vấn đề ăn uống, sinh hoạt...Bên cạnh sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp hiện nay cũng để lại cho xã hội nhiều vấn đề cần được quan tâm hơn, trong đó có vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như những loại thực phẩm có dinh dưỡng cao mà con người ngày nay đang hướng tới. Thực phẩm nano, một loại thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng rất cao và an toàn về vệ sinh thực phẩm đang là lựa chọn của người tiêu dùng trong tương lai không xa. Để có thể làm ra được những loại thực phẩm giàu dinh dưỡng như vậy cần rất nhiều yếu tố như: công nghệ hiện đại, trình độ khoa học kỹ thuật cao...nhưng nhìn chung những yếu tố này đang là rào cản đối với việc nghiên cứu cũng như ứng dụng, khai thác công nghệ này để sản xuất ra các loại thực phẩm nano phục vụ cho nhu cầu hiện tại và tương lai của con người. Bài nghiên cứu: “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong công nghiệp thực phẩm” được thực hiện xoay quanh các vấn đề hiện nay về công nghệ nano được ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm ở nước ta, qua đó có những định hướng cũng như hướng phát triển tiếp theo dành cho ngành công nghiệp khá mới mẻ này. Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do giới hạn về kiến thức cũng như những sai sót trong quá trình thực hiện là không thể tránh khỏi. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của Thầy và các bạn để những bài nghiên cứu về sau sẽ đầy đủ và ít sai sót hơn. TẬP THỂ NHÓM 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BASF Badische Anilin- und Soda-Fabrik CNNN Công nghệ nano CHIP Dự án bảo vệ gà mái và gà thịt chống lại bệnh truyền nhiễm. DKK Danskinut koruuni HAuCl4 Chloroauric acid H5N1 Highly pathogenic avian influenza virus of type A of subtype H5N1 HIV Human Immunodeficiency Virus Nm Nanomet E.Coli Escherichia coli OMG OMEGA USD United States Dollar SiO2 Silic Diocide 2 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Tường gạch nano bằng đất sét................................................................ 10 Hình 2.2. β agonist dưới kính hiển vi điện tử ......................................................... 12 Hình 3.1. Ngô được đóng gói bằng công nghệ nano .............................................. 17 Hình 3.2. Giấy bọc thực phẩm phát hiện vi khuẩn E.coli ....................................... 18 Hình 3.3. Thực phẩm hạt nano .............................................................................. 19 Hình 3.4. Pin cây xanh .......................................................................................... 21 3 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu .................................... 8 Bảng 3.1. Các ứng dụng công nghệ Nano phục vụ Tám mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ........................................................................................................................... 24 Phương pháp nghiên cứu khoa học Mở đầu 4 MỞ ĐẦU 1. Yêu cầu thực tế và lý do chọn đề tài Khoa học, công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học và công nghệ mới, phát triển rất nhanh chóng. Vật liệu được chế tạo bằng công nghệ này thể hiện nhiều tính chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Khoa học và công nghệ nano trên cơ sở kết hợp đa ngành đã tạo nên cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển. Ước tính tổng đầu tư cho lĩnh vực công nghệ nano trên toàn thế giới xấp xỉ 3 tỷ đôla và đã có hàng trăm sản phẩm của công nghệ nano được thương mại, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa học, y sinh, môi trường, thực phẩm... Trong công nghiệp thực phẩm cũng vậy, nước ta đang có những bước chuyển mình rõ rệt trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano trong công nghiệp thực phẩm. Đây là một ngành công nghiệp khá mới mẻ ở nước ta, đòi hỏi rất lớn về tài chính kinh tế cũng như khả năng chuyển giao công nghệ của nước ta. Do là một ngành công nghiệp mang tính chất công nghệ và mức độ phức tạp cao nên hiện nay rất ít những tổ chức, cá nhân nghiên cứu về vấn đề này. Hiểu được tầm quan trọng khi nước ta áp dụng công nghệ này một cách triệt để nên chúng tôi quyết định chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG THỰC PHẨM” để phần nào đưa công nghệ này vào áp dụng rộng rãi ở nước ta, đồng thời thúc đẩy cho ngành công nghiệp thực phẩm nước ta phát triển mạnh mẽ và xứng tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của đề tài đặt ra là xây dựng được hoàn chỉnh lý thuyết về công nghệ nano trong thực phẩm cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong sản xuất công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng. Hướng đi cụ thể mà chúng tôi hướng đến đó là khả năng chấp nhận một công nghệ mới, một sản phẩm mới mà trước đây người tiêu dùng chưa từng biết đến và hướng phát triển tiếp theo của công nghệ này trong tương lai không xa ở Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu khoa học Mở đầu 5 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các lý thuyết về công nghệ nano nói riêng và công nghệ thực phẩm nói chung, các ứng dụng chính của công nghệ nano trong thực phẩm và hướng phát triển mới được áp dụng cụ thể ở Việt Nam chúng ta. Phương pháp nghiên cứu trong bài tiểu luận này được dùng chủ yếu là phương pháp diễn dịch, bên cạnh đó cũng phối hợp các phương pháp khác như quy nạp và thuyết minh nhằm làm rõ vấn đề được nghiên cứu và giúp người đọc có cái nhìn tổng quát hơn về công nghệ mới này. 4. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài được thực hiện trong phạm vi công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam. 5. Kết quả và dự kiến thu được Kết quả dự kiến thu được sau nghiên thực hiện nghiên cứu là khả năng áp dụng rộng rãi công nghệ này trong ngành công nghiệp thực phẩm tại nước ta, bên cạnh đó thúc đẩy sản xuất, nâng cao năng suất chất lượng thực phẩm, giải quyết vấn đề an ninh lương thực thực phẩm tại nước ta. 6. Kết cấu của bài tiểu luận Tiểu luận với đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONGCÔNG NGHIỆPTHỰC PHẨM” được thực hiện với ba chương chính: Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Sơ lược về ứng dụng của công nghệ nano trong thực phẩm ở các quốc gia trên thế giới. Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng và hướng phát triển công ngệ nano trong công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 1. Tổng quan tài liệu 6 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về lý thuyết công nghệ nano 1.1.1 Khái niệm Công nghệ nano (tiếng Anh: nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m). Ranh giới giữa công nghệ nano và khoa học nano đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên chúng đều có chung đối tượng là vật liệu nano. Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây: - Cơ sở khoa học nano - Phương pháp quan sát và can thiệp ở qui mô - Chế tạo vật liệu nano - Ứng dụng vật liệu nano 1.1.2 Phân loại vật liệu nano Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét. Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: - Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano) Ví dụ: đám nano, hạt nano... - Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano Ví dụ: dây nano, ống nano,... - Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano Ví dụ: màng mỏng,... Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 1. Tổng quan tài liệu 7 Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. 1.1.3 Cơ sở khoa học của Công nghệ nano Có ba cơ sở khoa học để nghiên cứu công nghệ nano: 1.1.3.1. Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa với rất nhiều nguyên tử (1 micrômét có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử. 1.1.3.2. Hiệu ứng bề mặt Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ phần đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nm khác biệt so với vật liệu ở dạng khối. 1.1.3.3. Kích thước tới hạn Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu. Ví dụ điện trở của một kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vi mô mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm kích thước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại, mà thường có giá trị từ vài đến vài trăm nm, thì định luật Ohm không còn đúng nữa. Lúc đó điện trở của vật có kích thước nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Không phải bất cứ vật liệu nào có kích thước nano đều có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính chất mà nó được nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 1. Tổng quan tài liệu 8 Bảng 1.1 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu. 1.1.3.4. Hướng ứng dụng chung Các cấu trúc nano có tiềm năng ứng dụng làm thành phần chủ chốt trong những dụng cụ thông tin kỹ thuật có những chức năng mà truớc kia chưa có. Chúng có thể đuợc lắp ráp trong những vật liệu trung tâm cho điện từ và quang. Những vi cấu trúc Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 1. Tổng quan tài liệu 9 này là một trạng thái độc nhất của vật chất có những hứa hẹn đặc biệt cho những sản phẩm mới và rất hữu dụng. Nhờ vào kích thuớc nhỏ, những cấu trúc nano có thể đóng gói chặt lại và do đó làm tăng tỉ trọng gói (packing density). Tỉ trọng gói cao có nhiều lợi điểm: tốc độ xử lý dữ liệu và khả năng chứa thông tin gia tăng. Tỉ trọng gói cao là nguyên nhân cho những tương tác điện và từ phức tạp giữa những vi cấu trúc kế cận nhau. Đối với nhiều vi cấu trúc, đặc biệt là những phân tử hữu cơ lớn, những khác biệt nhỏ về năng luợng giữa những cấu hình khác nhau có thể tạo được các thay đổi đáng kể từ những tương tác đó. Vì vậy mà chúng có nhiều tiềm năng cho việc điều chế những vất liệu với tỉ trọng cao và tỉ số của diện tích bề mặt trên thể tích cao, chẳng hạn như bộ nhớ (memory). Những phức tạp này hoàn toàn chưa đuợc khám phá và việc xây dựng những kỹ thuật dựa vào những vi cấu trúc đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc khoa học căn bản tìm ẩn trong chúng. Những phức tạp này cũng mở đuờng cho sự tiếp cận với những hệ thống không tuyến tính phức tạp mà chúng có thể phô bày ra những lớp biểu hiện (behavior) trên căn bản khác với những lớp biểu hiện của cả hai cấu trúc phân tử và cấu trúc ở quy mô micrômét. Khoa học nano là một trong những biên giới của khoa học chưa được thám hiểm tường tận. Nó hứa hẹn nhiều phát minh kỹ thuật lý thú nhất. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 2.CNNN ở các nước trên thế giới 10 CHƯƠNG 2. SƠ LƯỢC VỀ ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ NANO TRONG THỰC PHẨM Ở CÁC QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI 2.1. Công nghệ nano thực phẩm tại Mỹ Dùng đất sét bảo quản thực phẩm Một nhóm các nhà nhà khoa học Mỹ đến từ trường Đại học Texas A&M mới đây tuyên bố đã có thể xây một bức "tường gạch nano" với 2/3 thành phần là đất sét để bảo vệ thực phẩm tránh bị ôi thiu hay hư hỏng trong thời gian dài hơn so với các loại bao bì hiện tại. Hình 2.1. Tường gạch nano bằng đất sét Bằng cách sử dụng một màng "gạch nano" bao gồm 70% là đất sét (phần còn lại làm từ các vật liệu polymer khác nhau), các nhà khoa học Mỹ phát hiện họ có thể bọc ngoài lớp bao bì hiện có và giữ cho thực phẩm tươi sống và nguyên hương vị lâu hơn. Tấm màng dày không quá 100 nanomét dày (mỏng hơn nhiều so với một sợi tóc người) và được quảng cáo là có khả năng không thẩm thấu oxy gấp 100 lần những loại bao bì bọc thực phẩm thông dụng. Tiến sĩ Jaime Grunlan, người báo cáo kết quả nghiên cứu trước một hội nghị của Hiệp hội hóa học Mỹ, cho hay: "Đây là một công nghệ mới, mang tới cho chất dẻo những đặc tính bảo quản thực phẩm ưu việt của thủy tinh. Nó sẽ tạo cho người tiêu Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 2.CNNN ở các nước trên thế giới 11 dùng các loại thực phẩm tươi ngon hơn và lâu bị ôi thiu hơn, cũng như giúp thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp đóng gói thực phẩm". Các "viên gạch nano" sử dụng đất sét montmorillonite, một thành phần thường được dùng để chế tạo gạch xây dựng. Khi quan sát dưới kính hiển vi, cấu trúc của "gạch nano" thậm chí trông giống như các viên gạch và vữa - đặc điểm làm cho "tường gạch nano" có sức mạnh bảo vệ hơn hẳn các vật liệu đóng gói hiện có. "Một số nhà nghiên cứu khác đã thêm đất sét vào polymer để giảm việc thẩm thấu (khí), nhưng các sản phẩm này vẫn có độ thấm cao gấp hàng ngàn lần màng bọc của chúng tôi. Chúng tôi đang có trong tay cấu trúc được sắp xếp tốt nhất: một bức tường gạch nano ... Đây thực sự là một tấm màng ít bị thẩm thấu oxy nhất hiện có", ông Grunlan nhấn mạnh. Tiến sĩ Grunlan quả quyết thêm rằng, lớp màng bọc mới hứa hẹn sẽ hữu dụng đối với các thiết bị điện tử linh hoạt, bề mặt chống xước, lốp xe và sản phẩm thể thao cũng như có khả năng giúp các quả bóng đá và bóng rổ căng không khí lâu hơn. 2.2. Công nghệ nano thực phẩm tại Nhật và Trung Quốc Các hạt nano vàng giúp phát hiện ra thuốc kích thích tăng trưởng Hầu hết các nước đã cấm sử dụng thuốc kích thích tăng trưởng như loại thuốc β agonist cho vào thức ăn gia súc. Khi gia súc tiêu thụ thuốc này, người ăn thịt gia súc có thể rơi vào tình trạng tim đập nhanh, bị đau đầu, nôn ói và các triệu chứng khác. Đến nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Nông nghiệp Trung Quốc đã tiến hành thí nghiệm đổi màu nhanh và dễ dàng để phát hiện ra thuốc β agonist trong các mẫu chất lỏng. Các nhà lập pháp có thể sử dụng thử nghiệm để kiểm tra máu và nước tiểu của động vật phát hiện ra thuốc β agonist được sử dụng bất hợp pháp trước khi giết thịt động vật. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 2.CNNN ở các nước trên thế giới 12 Hình 2.2. β agonist dưới kính hiển vi điện tử Hiện tại, các nhà khoa học đã phát hiện ra các loại β agonist như clenbuterol bằng khối phổ kế. Tuy nhiên, Zhen Li, chuyên gia sinh học tại Đại học Nông nghiệp Trung Quốc cho rằng, khối phổ kế có thể chỉ phát hiện ra các loại thuốc quen thuộc, nên ông muốn tìm ra phương pháp phát hiện ra các loại β agonist mới. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ rõ, một số phân tử như dopamine có thể trực tiếp khử HAuCl4 thành vàng nguyên tử, tạo thành các hạt nano vàng. Giống như dopamine, các loại β agonist có các gốc thơm có số lượng điện tử phong phú, nên nhóm nghiên cứu suy luận các loại thuốc này sẽ khử được muối vàng. Do vậy, các nhà khoa học đã trộn 13 loại β agonist phổ biến với HAuCl4. Trong vòng vài phút, các mẫu chất lỏng đổi màu từ không màu sang màu đỏ. Sự thay đổi màu sắc báo hiệu sự có mặt của các hạt nano vàng hấp thu ánh sáng, làm cho dung dịch chuyển sang màu đỏ. Kính hiển vi điện tử truyền qua khẳng định sự hình thành của các hạt nano vàng có đường kính từ 15-25nm. Sau đó, các nhà khoa học đã sử dụng kính hiển vi có khả năng quan sát tia cực tím để đo nồng độ của các loại thuốc β agonist dựa vào khả năng hút các hạt nano vàng. Các nhà khoa học đã thử nghiệm phương pháp mới với sự có mặt của các chất kháng sinh và glucoza, các phân tử đôi lúc có khả năng khử muối vàng và phát hiện ra các hợp chất đó mà không tác động đến các số đo. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 2.CNNN ở các nước trên thế giới 13 Sắp tới, các nhà khoa học sẽ lập kế hoạch áp dụng thử nghiệm đối với các chất lưu của động vật. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 14 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ NANO TRONG CÔNG NGHIỆPTHỰC PHẨM TẠI VIỆT NAM 3.1. Sơ lược về lịch sử công nghệ nano thực phẩm tại Việt Nam Đối với Việt Nam, trong nỗ lực đi tắt đón đầu, vào tháng 8/2006 tại Cần Thơ đã tổ chức Hội thảo khoa học toàn quốc về ứng dụng công nghệ nano, với sự đăng đàn của nhiều nhà khoa học thế giới. Nhu cầu phát triển của công nghệ nói chung và của công nghệ nano nói riêng luôn đặt cho các nhà khoa học nhiều vấn đề mới, mang tính tổng hợp, liên ngành. Một sản phẩm công nghệ chỉ được coi là thành công hay có nhiều hứa hẹn nếu nó phát triển được trên nền tảng phát triển của chính nó: Được sử dụng rộng rãi, đem lại hiệu quả kinh tế để có thể "lấy ngắn nuôi dài", thúc đẩy trở lại sự phát triển sản xuất, đưa trình độ công nghệ của chính nó lên một tầm cao mới. Việc mở rộng khái niệm về các cỗ máy đến mức có thể xoá đi ranh giới phân chia thế giới của sự sống và thế giới không có sự sống, vấn đề thường gặp ở lĩnh vực công nghệ nano, không phải là chuyện viễn tưởng. Thực tế, việc mở rộng đó, đã tạo nên cú hích phát triển, làm phong phú thêm các cách tiếp cận công nghệ. Năm 2011 được coi là năm công nghệ nano trong thực phẩm được thương mại hóa rộng rãi nhất từ trước tới nay. Hội thảo Khoa học “Ứng dụng Công nghệ Nano trong sản xuất thực phẩm tại Việt Nam” được tổ chức hồi cuối năm 2011 đã giới thiệu sự thành công của các nhà khoa học Việt Nam trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nano để tạo ra các dòng sản phẩm thực phẩm có lợi có sức khỏe cộng đồng. Có 3 sản phẩm được Công ty Cổ phần FNC tung ra và phân phối độc quyền gồm bột dinh dưỡng Gly Balance, nước uống dinh dưỡng Protection và cao dược thảo Fitness. 3.2. Các ứng dụng cụ thể của công nghệ nano trong công nghiệp thực phẩm nước ta 3.2.1. Ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt chăn nuôi Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 15 Ở các trang trại, người ta luôn phải theo dõi tình trạng dinh dưỡng của đất đai, độ ẩm, phân bón, sâu bệnh, thuốc trừ sâu… Các công việc này không chỉ diễn ra một cách chung chung mà thậm chí còn đến từng cây, từng con hay từng giai đoạn… để có thể xử lý kịp thời những bất thường: Thiếu nước phải tưới, có rầy phải diệt, dư lượng thuốc trừ sâu tăng phải tìm cách giảm… Trong khi đó, việc lấy mẫu đem về phân tích thường không được nhiều và chậm, không kịp thời… Với công nghệ nano, trên một diện tích trồng trọt, người ta cài rất nhiều cảm biến nano để đo xem nước và chất dinh dưỡng có đủ không, cây có bị nấm mốc, sâu bệnh không… Những thông số mà cảm biến nhận được sẽ được gửi về Trung tâm để có biện pháp xử lý kịp thời và cũng có thể dùng để điều khiển các cảm biến nano khác tạo ra các chất cần thiết bổ sung, ví dụ cây thiếu chất dinh dưỡng loại nào thì mở ngay viên nang nano (nanocapsule) chứa chất dinh dưỡng loại đó ra để bổ sung…, có sâu bệnh loại nào thì điều khiển để các nang nano tiết ngay chất diệt sâu bệnh ở đúng chỗ đó... Các loài vật nuôi ở trang trại cũng có thể gắn chip nano cho từng con. Những chip này ghi lại và cho biết tên tuổi của từng con, ở vị trí nào, có đau ốm, bệnh tật gì không và các chip có thể kiêm cả việc cấp văc-xin, thuốc chữa bệnh khi cần thiết. Đặc biệt, có những trang trại có thể trồng cây để sản xuất ra hạt nano dùng trong thực phẩm và nhiều mục đích khác. Ví dụ, có loại cỏ linh lăng (alfalfa) có khả năng thu hút các nguyên tử vàng trong đất để tạo ra các hạt nano vàng tinh chất trong thân cỏ. Trồng loại cỏ này ở đất, đặc biệt trên đất có nhiều vàng, khi nghiền, ngâm, lọc thân cỏ theo cách cơ học có thể có được các hạt nano vàng dùng cho nhiều mục đích. Một ví dụ nữa về ứng dụng công nghệ nano là trong chăn nuôi gia cầm, có những loại vi khuẩn như Campylobacter tuy không ảnh hưởng đến cơ thể gà nhưng nếu đi vào cơ thể người thì lại gây bệnh, thậm chí có thể gây tử vong. Các nhà khoa học của Đại học Clemson ở South Carolina (Mỹ) đã tìm ra một loại hạt nano mà khi trộn với thức ăn cho gà ăn thì hạt nano đó bám chặt vào vi khuẩn Campylobacter, khiến cho vi khuẩn này chết và gà sẽ bài tiết ra ngoài cùng với phân. Vì vậy, thịt của gà được cho ăn loại thức ăn này đảm bảo không có vi khuẩn nguy hiểm, bán rất chạy. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 16 Bạc (Ag) và những ion của nó từ lâu đã được biết là có tính kháng khuẩn. Tuy nhiên những ion bạc thì độc với liều rất nhỏ, cho nên bị hạn chế sử dụng làm chất kháng khuẩn trong chăn nuôi. Công nghệ nano đã tạo ra được những hạt bạc có kích thước nano (Nanobiotic- Ag) có đặc tính sinh học cao, độc tính thấp và không có tính kháng thuốc. Không những thế Nanobiotic-Ag còn có thể tăng hoạt động chuyển hoá tế bào, từ đó dẫn đến tăng tốc độ sinh trưởng của động vật. Các nhà khoa học của các trường đại học trên dự kiến Nanobiotic có thể thay thế kháng sinh cũng như các thuốc chống cầu trùng (coccidiostate) vào năm 2010. Một dự án công nghệ nano của Đan Mạch mang tên “Dự án bảo vệ gà mái và gà thịt chống lại bệnh truyền nhiễm” (viết tắt là CHIP) đã được triển khai với sự tham gia của 13 đối tác thuộc khu vực nhà nước và tư nhân. Mục tiêu của CHIP là sử dụng những thành quả mới nhất của công nghệ nano và công nghệ sinh học để phá vỡ những con đường truyền bệnh và hạn chế các bệnh truyền nhiễm trong ngành chăn nuôi gia cầm. Dự án nhắm chủ yếu vào vấn đề vệ sinh bằng cách thử nghiệm những thuốc vô trùng mới và những chất phủ bề mặt các thiết bị chuồng nuôi bằng chất liệu nano (nanocoating). Các chất phủ bề mặt này vừa dễ làm sạch, vừa có tính sát khuẩn. Dự án cũng nghiên cứu tác động của “nanobiotics” đến số lượng vi khuẩn và tốc độ đột biến của chúng, đến khả năng gây bệnh và tình trạng bệnh để từ đó đưa ra các giải pháp phòng ngừa và xử lý hiệu quả cho những đàn gia cầm lớn. Vi khuẩn E.coli được dùng làm mô hình nghiên cứu cho nhóm vi khuẩn gram âm và vi khuẩn Enterococcusfeacalis được dùng làm mô hình nghiên cứu cho nhóm vi khuẩn gram dương. Một dự án khác của Đan Mạch là nghiên cứu hiệu quả của công nghệ nano bề mặt (nanocoating) đối với các thiết bị quạt thông gió trong chuồng nuôi. Sự tiêu thụ điện của quạt đã được đánh giá theo một số loại chất phủ bề mặt khác nhau, trong đó có nano-bạc. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 17 Bụi trong chuồng có thể bám vào các phiến lọc của quạt dày đến 1cm, làm giảm hiệu quả thông gió và tăng chi phi phí điện (mỗi trại gà của Đan Mạch hàng năm chi từ 100 ngàn đến 200 ngàn DKK, tương đương 18-36 ngàn USD cho việc sử dụng điện). Trong một thí nghiệm sử dụng quạt phủ nano-bạc đã thấy giảm 6% chi phí về điện. Những ion từ nano-bạc đã ngăn không cho bề mặt bị phủ bởi một lớp biofilm, nhờ vậy bụi không có cơ hội dính vào lớp biofilm này (biofilm tạm dịch là màng sinh học do sự kết tập của các vi khuẩn trên bề mặt các chất vô cơ hay hữu cơ). 3.2.2. Ứng dụng công nghệ nano trong đóng gói, bao bì đựng thực phẩm Cá, mực và một số thuỷ hải sản tươi thường có mùi tanh. Các loại túi ni lông thông thường tuy kín nhưng không ngăn được mùi tanh bốc ra xung quanh. Trong tự nhiên, có rất nhiều loại đất sét, trong đó có các hạt tinh thể sét rất nhỏ (nanoclay) hình tấm mỏng, bề dày chỉ độ ba, bốn lớp nguyên tử, còn chiều rộng có thể lên đến hàng chục nanomet, micromet. Nếu lấy chất làm túi ni lông thường (polyme) trộn với hạt nano sét hình tấm lúc thổi thành túi, các hạt này sẽ nằm song song với mặt túi, ngăn chặn mùi tanh rất tốt. Nhật Bản, Hàn Quốc và gần đây là Trung Quốc đã sản xuất loại túi này với số lượng lớn để đáp ứng nhu cầu của các bà nội trợ thích mua cá tươi về tự làm lấy ở nhà. Hình 3.1.Ngô được đóng gói bằng công nghệ nano Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 18 Thịt, thức ăn dễ bị ôi thiu, có mùi là do môi trường rất thuận lợi cho nhiều loại vi khuẩn phát triển. Bạc là nguyên tố có cấu trúc nguyên tử thích hợp, nguyên tử bạc rất dễ nhường điện tử cho bên ngoài để trở thành ion bạc, sau đó ion bạc lại dễ nhận điện tử để trở thành nguyên tử bạc trung hoà. Điện tử mà nguyên tử bạc nhường cho bên ngoài dễ kích thích để tạo thành các phản ứng oxy hoá, kết quả là dễ làm tổn thương, phá hoại màng bọc của các loại vi khuẩn, tiêu diệt chúng hoặc làm cho chúng khó sinh sôi, nảy nở. Loại túi ni lông mặt trong có chứa lớp mỏng hạt nano bạc khử được vi khuẩn, nhờ đó mà thực phẩm chứa trong đó giữ được lâu hơn 3-4 lần so với loại túi ni lông thường. Các thùng chứa thực phẩm trong kho cũng được tráng một lớp nano bạc để bảo quản được lâu. Để phát hiện vi khuẩn E.Coli trong thực phẩm, người ta đã chế tạo ra loại túi mà mặt trong có chứa các hạt SiO2 hình cầu kích cỡ nanomet, trên bề mặt của mỗi hạt có đính kháng thể và các phân tử chất huỳnh quang. Khi thực phẩm đựng trong túi nhiễm vi khuẩn E.Coli, lập tức các kháng thể bám chặt vào, các phân tử chất huỳnh quang trên hạt nano SiO2 tiếp xúc với vi khuẩn E.Coli sáng lên. Nhờ thế mà khi nhìn vào túi đựng thực phẩm đổi màu, người ta có thể biết ngay trong thực phẩm có vi khuẩn E.Coli. Hình 3.2.Giấy bọc thực phẩm phát hiện vi khuẩn E.coli 3.2.3. Thực phẩm hạt nano Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 19 Nói đến thực phẩm hạt nano là nói đến những hạt có kích cỡ nano đưa vào trong cơ thể bằng cách ăn, uống. Các hạt nano rất nhỏ nên thường không phải chỉ một mình nó được đưa vào cơ thể mà còn có thể trộn lẫn nhiều chất khác. Có thể chia ra làm hailoại: Hạt nano vào cơ thể (bằng cách ăn, uống) đúng là chất có kích cỡ nano, đó là hạt nano của chất đó; hạt nano vào cơ thể là hạt nang (túi) kích cỡ nano, trong đó chứa chất mà cơ thể cần, bản thân hạt nang chỉ là cái vỏ đựng vô tính bên ngoài. Ta xét một số ví dụ: Nang nano dầu cá thu: Dầu cá thu cung cấp nhiều loại axit béo cho cơ thể nhưng mùi vị rất hắc, khó uống. Người ta làm những cái túi nang kích cỡ nano, rất mỏng, dễ vỡ, trong túi có chứa dầu cá thu. Dầu này có thể phết vào bánh mì để ăn hoặc trộn với nước để uống, khi vào đến dạ dày, các nang bọc nano bị nghiền nát, vỡ ra, cung cấp dầu cá thu đi vào hệ tiêu hoá. Ốc xoắn nano đựng vitamin: Người ta làm các hạt nano hình cuộn dây kích cỡ 50 nanomet, bên trong chứa các chất bổ như vitamin, axit béo omega, lycopen… rất cần thiết để cung cấp cho tế bào nhưng mùi vị lại không dễ nuốt. Nhờ có vỏ xoắn nano che đậy nên có thể trộn với thức ăn hoặc nước uống để đưa vào dạ dày. Hình 3.3.Thực phẩm hạt nano Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 20 Quả cầu nano chứa chất dinh dưỡng: Những người ăn kiêng phải tránh một số chất không được đưa qua dạ dày hay một bộ phận nào đó của cơ thể. Người ta đã chế tạo những quả cầu rỗng kích thước nano trong đó chứa đầy đủ chất dinh dưỡng và có thể điều khiển để khi ăn, uống các quả cầu nano này đem chất dinh dưỡng trực tiếp đến từng tế bào. Trong một số trường hợp, người ta có thể gắn các quả cầu nano hoặc hạt nang nano với các cảm biến nano, khi vào sâu trong cơ thể chúng vẫn bất động, nhưng khi có tín hiệu từ cảm biến nó mới hoạt động, tức là vỏ bọc ngoài mới vỡ ra. Trà nano selen là món đồ uống nano rất được ưa chuộng, nhất là khi có đại dịch H5N1. Selen rất độc, những người làm việc có tiếp xúc với selen rất dễ bị nhiễm độc, da nổi sần, rụng tóc và có thể dẫn đến tử vong. Nhưng trong cơ thể người luôn phải có selen (ở một mức độ nào đó) mới đảm bảo được miễn dịch, nhất là khi bị virus H5N1 tấn công. Selen bổ sung vào cơ thể người theo con đường thực phẩm, đặc biệt trong trứng chứa nhiều selen. Selen có trong trứng do gia cầm ăn thức ăn từ hạt ngũ cốc, cây cỏ lấy selen từ trong đất…, vì vậy, ở những vùng trong đất và trong thức ăn gia cầm thiếu selen thì thực phẩm cho người ăn cũng thiếu selen, dẫn tới khả năng miễn dịch của cơ thể kém đi. Trong trường hợp cơ thể người thiếu selen, không thể bổ sung bằng selen thông thường được. Các nghiên cứu dược học cho thấy cách lấy selen nano có trong động, thực vật là thích hợp nhất. Tại Trung Quốc, người ta đã tìm thấy có những vùng trung du, dưới đất có nhiều selen, cây chè mọc lên khá tốt, trong lá chè có nhiều hạt nano selen. Xay nhỏ lá chè này, pha thành nước uống là cách bổ sung rất tốt cho tình trạng cơ thể thiếu selen. Trung Quốc đã triển khai trồng chè ở những vùng này để sản xuất ra sản phẩm “Trà nano selen” bán rất chạy. Sữa nano canxi là một ví dụ khác về thực phẩm nano. Canxi rất cần để làm chắc xương, đặc biệt ở những chỗ gần khớp. Nhiều trường hợp, do cơ thể người không hấp thụ được canxi từ thức ăn nên phải bổ sung bằng cách dùng các hạt nano canxi có từ trong vỏ hàu, hến tự nhiên. Chắt lọc và trộn các hạt nano này vào sữa, làm thành sữa nano canxi để uống, có thể chữa bệnh loãng xương. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 21 3.2.4. Ứng dụng nano vào “pin cây xanh” Cây xanh có chất diệp lục (chloroplast) có khả năng chuyển ánh sáng mặt trời thành năng lượng và sinh khối với hiệu suất cao. Chloroplast chứa hàng trăm cấu trúc kích thước nanomet gọi là thylakoid. Bên trong thylakoid có những anten có cấu trúc nano có thể bắt được ánh sáng một cách hiệu quả và chuyển chúng thành hoá năng. “Pin mặt trời” là dụng cụ quang điện do con người tạo ra cũng có thể chuyển năng lượng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tuy nhiên “pin mặt trời” thì đắt hơn và hiệu suất chuyển hoá kém hơn rất nhiều so với “pin cây xanh” (chloroplast). Hình 3.4.Pin cây xanh 3.3. Ưu nhược điểm khi sử dụng CNNN trong thực phẩm 3.3.1. Ưu điểm Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 22 Ngược lại, về những gì liên quan đến thực phẩm, sự hứng khởi ban đầu từ những ứng dụng công nghệ nano trong xây dựng, y khoa đã giảm nhiệt bởi những mối lo lắng về vệ sinh, an toàn và môi trường ở ba cấp độ của dây chuyền : sản xuất, chế biến và đóng gói. Những “nhà nano học tương lai” tin rằng một ngày nào đó, thực phẩm nano sẽ xuất hiện khắp nơi. Họ thông báo trong tương lai các thiết bị thu cực nhỏ, các bụi thông minh (smart dust) sẽ truyền đến nông dân qua đài radio những thông tin về mọi chuyện diễn ra trên cánh đồng, trong cây trồng và cơ thể gia súc để nhà nông có thể tối ưu hóa năng suất của chúng. Dù một nền “nông nghiệp chính xác” như thế chưa phải là chuyện xảy ra ngay vào ngày mai, nhưng công nghệ nano đã có trên thực địa dưới dạng thuốc trừ sâu thông minh, hoặc nanocide. Một số công ty như Syngenta, Monsanto và BASF đã điều chế hoặc nghiên cứu thuốc trừ sâu ở tầm mức nanomét mà theo họ là chúng sẽ ổn định hơn, có hiệu quả lâu dài hơn và lợi hại hơn đối với mục tiêu nhắm đến. Tại Anh và Mỹ, nhiều chất đã được thử nghiệm thành công về độ an toàn và đã được cấp giấy phép. 3.3.2. Nhược điểm Tuy nhiên, về thực phẩm, vẫn còn có vấn đề. Một số dấu hiệu cho thấy người tiêu dùng sẽ tẩy chay thực phẩm ra đời từ những công nghệ này. Cách đây vài năm, các tập đoàn thực phẩm lớn không ngần ngại nói về những sản phẩm mới mà họ đang chế biến. Kraft Foods từng thông báo một loại nước uống không mùi, không vị có chứa hàng chục màu sắc, hương liệu và chất dinh dưỡng trong hàng tỷ các viên nang cực nhỏ mà người mua chỉ việc kích hoạt bằng cách cho vào lò vi ba để có được thứ nước uống đúng mùi vị dâu hoặc chanh ưa thích. Nhưng rồi có phản ứng của người tiêu dùng đối với thực phẩm có chứa OGM. Vì vậy ngày nay, thật khó buộc các công ty này thừa nhận họ đang quan tâm đến công nghệ nano. Việc sử dụng bao giờ cũng phải ở một mức độ nhất định và theo chỉ dẫn của bác sỹ. Mặt không có lợi là do nhiều loại hạt nano do kích thước rất nhỏ nên khi đã vào cơ thể dễ len lỏi khắp nơi, tụ tập vào những bộ phận không cần thiết, vừa gây hại, vừa không thải loại ra được. Cũng có nhiều chất, khi ở kích thước bình thường thì không Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 23 độc hại nhưng ở kích cỡ nano lại rất độc, có thể gây chết người. Vì vậy, đối với công nghệ nano, đặc biệt là thực phẩm nano, chỉ nên đưa vào ứng dụng khi đã có sự nghiên cứu cẩn thận và đảm bảo phải được kiểm nghiệm trong thực tế. Lynn Frewer, giáo sư về vệ sinh thực phẩm và hành vi tiêu dùng tại Đại học Wageningen, Hà Lan, không bác bỏ những lợi ích mà công nghệ nano mang đến, nhưng cho rằng công nghệ này cũng chứa đựng những rủi ro. Bà giải thích : “Vấn đề là với các hạt nano, chúng ta không biết chúng sẽ bám vào đâu trong cơ thể. Nếu chúng quá nhỏ để xuyên qua được thành ruột đúng như thiết kế thì chúng có thể dừng lại ở đâu đó. Và chúng sẽ tích tụ như thế nào và di chuyển ra sao trong dây chuyền thực phẩm ? Chúng ta không có một ý tưởng nào về chuyện này.” 3.4. Hướng phát triển mới cho công nghiệp nano thực phẩm ở nước ta Thực phẩm nano là hướng phát triển mới của ngành công nghệ thực phẩm. Tại Việt Nam, cho đến thời điểm này vẫn chưa có quy chuẩn riêng về kinh doanh và lưu hành thực phẩm nano. Theo luật hiện nay, thì những điều gì Việt Nam chưa có quy chuẩn, thì thực hiện theo quy chuẩn quốc tế, theo các quốc gia đã có hiệp định thoả thuận với Việt Nam. Do vậy, thực phẩm nano cũng như các sản phẩm mới khác, nếu phù hợp với Codex (tiêu chuẩn quốc tế trong thực phẩm) thì đều được lưu hành. Thực phẩm nano, cũng như các loại thực phẩm chức năng, thực phẩm nói chung khi đưa ra thị trường, không những phải tuân theo các quy định an toàn vệ sinh thực phẩm của pháp luật Việt Nam, mà còn phải tuân theo các luật cạnh tranh, luật thương mại, quy định về quảng cáo, đạo đức kinh doanh… Chính vì vậy, nếu một sản phẩm vi phạm vào bất cứ luật lệ, quy định cũng sẽ bị xử phạt theo đúng pháp luật. Các chuyên gia cho rằng dùng sản phẩm nano sẽ có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng, hạn chế các bệnh do thực phẩm hay truyền qua thực phẩm. Kỳ vọng hơn, tại hội thảo quốc tế về công nghệ thực phẩm Châu Âu 2006, nhiều nhận định cho rằng trong tương lai công nghệ nano sẽ được ứng dụng trong tất cả các khâu của quá trình chế biến. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 24 Tám mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ là: 1. Xoá đói và giảm nghèo; 2. Phổ cập giáo dục; 3. Đẩy mạnh bình đẳng giới và trao quyền cho phụ nữ; 4. Giảm tỉ lệ tử vong ở trẻ em; 5. Tăng cường sức khoẻ cho bà mẹ; 6. Chống lại HIV/AIDS, sốt rét và các bệnh khác; 7. Đảm bảo môi trường bền vững; 8. Xây dựng quan hệ đối tác toàn cầu để phát triển. Bảng 3.1.Các ứng dụng công nghệ Nano phục vụ tám mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ Các ứng dụng của công nghệ Nano Ví dụ Tàng trữ, sản xuất và chuyển hoá năng lượng - Các hệ thống tích trữ hyđrô mới dựa trên các ống nano cácbon và các vật liệu nano có trọng lượng nhẹ. - Các pin quang điện và các thiết bị phát sáng vô cơ dựa trên các chấm lượng tử. Các ống nano cácbon ở các lớp vỏ màng composit dùng cho pin mặt trời. - Các chất xúc tác nano để sản xuất hyđrô. - Các màng mô phỏng sinh học lai ghép protein-polime. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 25 Những kết luận của công trình nghiên cứu này là một định hướng rất bổ ích đối với những nước nghèo để hoạch định phát triển công nghệ nano theo những hướng thiết thực nhất phù hợp với hiện trạng của đất nước. Hiện nay, trên thế giới chỉ mới có các chất có cấu trúc nano được sử dụng để xây dựng nên thế hệ tiếp theo của tế bào năng lượng mặt trời và tế bào nhiên liệu hyđrô. các nhà khoa học cũng phát triển ứng dụng công nghệ nano để cải thiện độ phì nhiêu của đất và sản lượng cây trồng, các bộ cảm biến nano có thể giám sát tình hình cây trồng vật nuôi và các chất từ nano có thể loại bỏ những chất gây ô nhiễm cho đất. Như vậy, với khả năng tạo ra những ứng dụng thiết thực nhất đối với đời sống của con người, công nghệ nano sẽ có vai trò rất lớn để cải thiện cuộc sống của người dân, giải quyết những vấn đề nan giải nhất mà nhân loại đang phải đối mặt. Nâng cao sản lượng nông nghiệp - Các zeolit xốp nano dùng để cung cấp chậm, hiệu quả nước và phân bón cho cây trồng, chất dinh dưỡng, thuốc cho vật nuôi. - Các viên nang nano để cung cấp thuốc diệt cỏ. - Các cảm biến nano để giám sát chất lượng đất và cây trồng. - Nam châm nano để loại trừ chất gây ô nhiễm đất. Tích trữ và chế biến Thực phẩm - Các nano composit dùng cho các lớp màng phủ dẻo được sử dụng để bao gói thực phẩm. - Các nhũ tương nano chống vi trùng sử dụng cho các ứng dụng khử độc ở các dụng cụ thực phẩm, đóng gói thực phẩm hoặc ở thực phẩm. - Các cảm biến sinh học phát hiện kháng nguyên dựa trên Công nghệ Nano để xác định được các chất nhiễm bệnh. Phương pháp nghiên cứu khoa học Chương 3.Ứng dụng và hướng phát triển 26 Hạn chế các mặt tiêu cực và rủi ro mà công nghệ nano thực phẩm mang lại Nhìn chung, trước khi đưa một sinh phẩm vào tiêu thụ, người ta cần phải xây dựng văn bản quy phạm về tiêu chuẩn đánh giá độc tính, bao gồm độc tính cấp (acute toxicity) và độc tính mãn (chronic toxicity) của sản phẩm đó đối với sức khỏe con người. Với các sinh phẩm có chứa hạt nano sử dụng trong y sinh hoặc dinh dưỡng thì bộ quy tắc đánh giá càng phải nghiêm ngặt hơn. Ngay từ những năm 2000, Ủy ban châu Âu (EC) đã tiến hành xây dựng văn bản quy phạm hướng dẫn đánh giá rủi ro của các sản phẩm nano đối với sức khỏe con người và môi trường, văn bản này được ban hành năm 2005 và tiếp tục được bổ sung sửa đổi vào năm 2009, trong phần liên quan đến sức khỏe con người, người ta tập trung vào các hướng chính: (I) Tương tác giữa hạt nano và protein (II) Xác định động học độc tố (toxicokinetics), cụ thể là phải xem xét về sự dịch chuyển và sự phân tán của các hạt nano sau khi phơi nhiễm qua đường hô hấp, đường tiêu hóa, hay qua tiếp xúc. (III) Đánh giá khả năng bài tiết của các hạt nano ra khỏi cơ thể (IV) Nghiên cứu độc tố tế bào của hạt nano (V) Nghiên cứu độc tố gen của hạt nano. Thiết nghĩ các cơ quản chủ quản cần sớm xây dựng và ban hành những văn bản pháp quy để quản lý các sản phẩm có chứa vật liệu nano. Đồng thời cần sớm xây dựng và ban hành bộ tiêu chuẩn đánh giá độc tính của các sản phẩm nano, đặc biệt các sản phẩm liên quan đến chăm sóc y tế và thực phẩm. Người tiêu dùng cũng nên cảnh giác trước những quảng cáo phóng đại quá mức về tính năng và hiệu quả của các sản phẩm nano để tránh bị ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và môi trường. 27 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận: Những kết quả đạt được: 1. Xây dựng được lý thuyết hoàn chỉnh về công nghệ nano. 2. Các ứng dụng cụ thể của công nghệ nano trong sản xuất công nghiệp thực phẩm. 3. Chứng minh được thực phẩm nano cần thiết trong cuộc sống của mỗi người tiêu dùng. 4. Khả năng áp dụng rộng rãi công nghệ này trong sản xuất công nghiệp thực phẩm tại nước ta. Khuyến nghị: 1. Nhà nước ta cần đầu tư mạnh mẽ hơn vào công nghệ sản xuất mới này. 2. Mọi người trong xã hội nên chọn thực phẩm nano cho nhu cầu trong cuộc sống vì vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm hiện nay rất phức tạp và trong tương lai thực phẩm nano sẽ có một vị trí quan trọng trong sản xuất công nghiệp thực phẩm tại nước ta. 3. Nhà nước ta cần chú trọng việc nâng cao trình độ cho tất cả mọi người nói chung và các cán bộ kỹ thuật nói riêng nhắm đáp ứng được các nhu cầu khi chuyển giao công nghệ mới này để áp dụng vào sản xuất công nghiệp tại nước ta. 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài Liệu Tiếng Việt [1]. Vũ Cao Đàm (2007), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [2]. Hoàng Văn Huệ (2012), Phương pháp tiếp cận nghiên cứu khoa học, Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM (lưu hành nội bộ). Tài liệu Internet [3]. Khái niệm về công nghệ nano, [4]. Các hạt nano vàng giúp phát hiện ra thuốc kích thích tăng trưởng, 01092011.html [5]. Ứng dụng công nghệ nano trong sản xuất thực phẩm, pham/414-ung-dung-cong-nghe-nano-trong-thuc-pham.html [6]. Ứng dụng công nghệ nano mới tại Việt Nam, ung-dung-cong-nghe-moi-tai-vn-nam-2011/ [7]. Thực phẩm nano là gì?, s=c%C3%B4ng+ngh%E1%BB%87+nano+trong+th%E1%BB%B1c+ph %E1%BA%A9m