جنگ فناوری نانو با مسمومیت غذایی

معرفی روش جدید تشخیص مسمومیت های غذایی در گفت وگو با دکتر حامد اهری, عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی

در سال‌های اخیر به‌دلیل تغییر سبک زندگی و استفاده از غذاهای آماده، میزان ابتلا به مسمومیت‌ها و بیماری‌های میکروبی ناشی از فعالیت عوامل میکروبی در مواد غذایی به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. افزایش جمعیت باکتری‌هایی که در مواد غذایی وجود دارد شما را به دردسر می‌اندازد. در حقیقت اگر جمعیت باکتری‌ها خیلی زیاد نباشد، با وجود جرم‌ میکروبی دچار مسمومیت نمی‌شویم، اما با افزایش جرم‌ میکروبی که منجر به تولید سم بیشتر می‌شود، نه‌تنها احتمال ابتلا به بیماری‌های عفونی افزایش می‌یابد بلکه احتمال ابتلا به انواع مسمومیت نیز بیشتر می‌شود. در تشخیص مسمومیت مواد غذایی، زمان و دقت روشی که در این فرآیند از آن استفاده می‌شود از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. روش‌هایی که در حال حاضر در صنایع غذایی برای تشخیص مسمومیت‌های مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد مستلزم صرف زمانی نسبتا طولانی است و در بعضی موارد دقت لازم را ندارد. طرح بنیادی شبیه‌سازی نانوحسگرهای زیستی برای تشخیص سموم میکروبی مواد غذایی از جمله روش‌های جدید مبتنی بر فناوری نانو در صنایع غذایی است که مفتخر به دریافت مدال طلا و دیپلم افتخار از هفتمین دوره اختراعات اتحادیه آسیا شده است.

با دکتر حامد اهری، عضو هیأت علمی دانشکده علوم و صنایع غذایی واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی و مجری این طرح درباره دستاوردشان به گفت‌وگو نشستیم که می‌توانید آن را در ادامه بخوانید.

اساسا در صنایع غذایی چه ضرورتی برای تشخیص سموم میکروبی وجود دارد؟

انسان برای زندگی روزمره به انرژی نیاز دارد و این انرژی را باید از غذای سالم به دست آورد. اگر غذا در معرض آلودگی و فساد قرار گیرد، می‌تواند سلامت انسان را به خطر اندازد. غذا حاوی مواد مغذی است. میکروب‌ها نیز برای رشد به مواد مغذی نیاز دارند. پس غذا می‌تواند محیط مناسبی برای رشد و تکثیر انواع آلودگی‌ها و منشأ بیماری نیز باشد. مواد غذایی از نظر سرعت فساد با توجه به میزان رطوبت‌شان به ۳ گروه عمده تقسیم می‌شوند؛ گروه اول شامل مواد غذایی مانند شیر، گوشت، ماهی، مرغ و تخم مرغ است که فسادپذیری بالایی دارد. در گروه دوم مواد غذایی مانند سبزی‌ها و میوه‌ها قرار می‌گیرند که نیمه‌فسادپذیرند. به عبارتی می‌توان آنها را در هوای خنک و خارج از یخچال برای مدت زمانی کوتاه نگهداری کرد، اما در شرایطی که هوا گرم باشد باید آنها را داخل یخچال قرار داد. گروه سوم مواد غذایی است که دیر فاسد می‌شود مانند حبوبات و دانه‌های غلات خشک نظیر گندم و برنج که در شرایط مناسب می‌توان آنها را برای مدت زمانی طولانی نگهداری کرد. در بسیاری از موارد مسمومیت‌ها از طریق تغییررنگ و مزه ماده غذایی قابل شناسایی است، اما گاهی بدون این که چنین شواهدی موجود باشد، مسمومیت اتفاق می‌افتد. گرچه در بعضی موارد نیز با وجود این که سم در ماده غذایی وجود دارد به دز بیماری‌زایی نمی‌رسد. تشخیص سموم ماده غذایی می‌تواند احتمال ابتلا به مسمومیت را کاهش دهد.

اساس عملکرد نانوحسگرهای زیستی چیست؟

اساس عملکرد نانوحسگرهای زیستی مطرح شده در این طرح بنیادی، روش پتانسیومتری برای تشخیص سموم میکروبی است. به عبارت دیگر در این حسگرها مواد غذایی براساس اختلاف پتانسیلی که توسط دستگاه قابل اندازه‌گیری بوده و با نمونه عاری از سم مقایسه می‌شود مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر این می‌توان از سنسورهای دیگری نیز استفاده کرد که بر اساس تغییر رنگ، مکانیسم اتصال آنتی‌بادی به آنتی‌ژن میکروبی را نمایش می‌دهد.

در چه مرحله‌ای از فرآیند تولید، بسته‌بندی یا توزیع می‌توان از این حسگرها برای بررسی مسمومیت مواد غذایی استفاده کرد؟

از این سنسورها در آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه کارخانجات صنایع غذایی و انبارهای قرنطینه و ذخیره مواد غذایی برای بررسی کنترل کیفیت محصولی نهایی استفاده می‌شود.

آیا در این روش محدودیتی برای انتخاب نوع ماده غذایی وجود دارد یا این که می‌تواند در مورد انواع مواد غذایی اعم از خام یا پخته کاربرد داشته باشد؟

حامد اهری: در بسیاری از موارد مسمومیت‌ها از طریق تغییررنگ و مزه ماده غذایی قابل شناسایی است، اما گاهی بدون این که چنین شواهدی موجود باشد، مسمومیت اتفاق می‌افتد. تشخیص سموم ماده غذایی می‌تواند احتمال ابتلا به مسمومیت را کاهش دهد

این طرح در مرحله شبیه‌سازی و کاربری آزمایشگاهی برای انواع مختلف مواد غذایی به تائید رسیده و براساس نوع کاربری در هر یک از فرآورده‌های غذایی اعم از لبنیات و فرآورده‌های گوشتی و... براساس نوع ترکیبات موجود در ماده غذایی مورد نظر از نظر افزودنی‌ها و مواد ممانعت‌کننده، تغییرات جزیی در طراحی ساختار حسگرها ایجاد می‌شود تا عوامل مداخله‌گر سبب کاهش میزان حساسیت حسگرها نشود. در سیستم‌های صنایع غذایی در ایران نخستین‌بار است که از این روش استفاده می‌شود. اما در بحث شیمی مواد غذایی در دنیا نمونه‌های مشابهی بر این پایه وجود دارد. اما نمونه مشابهی در زمینه میکروب‌شناسی طراحی نشده است.

آیا در حال حاضر نیز از روش مشابهی برای تشخیص سموم مواد غذایی استفاده می‌شود؟

در حال حاضر از محیط‌های کشت‌ میکروبی برای تشخیص سموم‌ میکروبی استفاده می‌شود و در شرایطی که جرم ‌میکروبی به‌هر علتی در نمونه غذایی از بین رفته باشد، ولی همچنان سم در نمونه موجود باشد، نتایج آزمایشات تشخیصی با جواب منفی کاذب مواجه می‌شود. به عبارت دیگر این روش خطای زیادی دارد و نمی‌تواند روش مناسبی برای تشخیص سموم‌ میکروبی و نجات جان مصرف‌کننده از چنگال مسمومیت غذایی باشد. گاهی در ماده غذایی جرم‌ میکروبی وجود دارد، اما در اثر حرارت سم موجود در آن از بین رفته است. گاهی نیز جرم ‌میکروبی به علت شرایط اسیدی که در یک ماده غذایی وجود دارد از بین می‌رود، اما سم همچنان در ماده غذایی وجود دارد. وجود جرم‌ میکروبی موجب بیماری می‌شود. وجود سم سبب مسمومیت می‌شود. زمانی که جرم باکتری به حد ایجاد بیماری نرسیده باشد و یا توکسین موجود در آن به اندازه‌ای نباشد که منجر به ایجاد مسمومیت شود پس از گذشت ده روز که چرخه عامل بیماری‌زا در بدن تکمیل می‌شود، نشانه‌هایی از ابتلا به بیماری یا مسمومیت ظاهر خواهد ‌شود. در چنین شرایطی استفاده از بعضی روش‌ها با ناکامی مواجه می‌شود. اما روش جدید ارائه ‌شده در هیچ یک از این موارد محدودیتی ندارد.

مزیت این روش در مقایسه با روش‌های مشابه چیست؟

یکی از خطراتی که سیستم‌های مدیریت کنترل کیفی مواد غذایی در صنایع غذایی، واردات و صادرات محصول و حتی انبارهای مواد اولیه در رستوران‌ها و فروشگاه‌های زنجیره‌ای را تهدید می‌کند، طولانی بودن زمان آزمون میکروبی است. اما با اجرای این طرح، حسگرهای زیستی در کمتر از ۲۰ دقیقه جواب نهایی برای رد یا تائید محصول را ارائه می‌کنند. در عین حال هزینه تمام‌شده حسگرها نیز ایده‌آل است و با موارد مشابه خود همچون محیط‌های کشت و PCRکه در روش‌های متداول برای تشخیص سموم میکروبی مواد غذایی کاربرد دارد، برابری می‌کند. این حسگرها حساسیت بالایی دارند و مدت زمان تشخیص مسمومیت را به حداقل می‌رسانند. گذشته از این در بحث تشخیص و امنیت غذا، زمان یکی از عوامل یا فاکتورهای اصلی تعیین‌کننده هزینه تمام‌شده محصول در عرضه فرآورده نهایی است.

آیا این طرح در صنایع غذایی کشور اجرایی شده است؟

این طرح پژوهشی مصوب اداره آزمایشگاه‌های مرجع وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی کشور است که از سال ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۱ در مرحله آزمایشگاهی به اجرا درآمده و به تصویب رسیده است. نتایج حاصل از مراحل دیگر و همچنین پروژه‌های مرتبط دیگر با این طرح که تکمیل‌کننده آن هستند نیز در حال اجراست.

فرانک فراهانی‌جم