nanotechnology กับงาน postharvest technology

Nanotechnology กบ

งานPostharvest

Technology

ดร ณฐพนธ ศภกา

นกวชาการ หวหนาหนวยบรการวเคราะหทดสอบศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต

สานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช)

p-zone p-zone

N-doped

DNA

~ 7 nm

Dy TB Eu2+Eu3+

นาโนเทคโนโลย

d50 = 80 nm

นาโนเทคโนโลยกบการพฒนาอตสาหกรรม

ตวเรงปฏกรยา

เทคโนโลยชวภาพฮารดแวร

อเล+กทรอนกสยานยนต

พลงงาน

การแพทย

วศวกรรม200nm

93390 1 B028202RE109

วสด

นาโนเทคโนโลยhellipคออะไร

ldquo rdquoนาโนเทคโนโลย เทคโนโลยประย13กตซงเกยวของกบการจดการ การสราง การสงเคราะหวสด13หร ออ13ปกรณในระดบของอะตอม โมเลก13ลหร อชampนสวนทมขนาดเล+กในชวง 1 ถ1ง 100 นาโนเมตร ซงจะสงผลใหวสด13หร ออ13ปกรณตางๆ มหนาท2ใหมๆ และมสมบตท2พเศษข15นทampงทางดานกายภาพ เคม และชวภาพ ท-าใหมประโยชนตอผใชสอยและเพมมลคาทางเศรษฐกจได

น5า กลโคส แอนตบอด5 ไวรส แบคทเรย เซลลมะเร+ง หมด ลกเทนนส

นาโนเมตร

For example

AjinomotoCampbell SoupConAgra FoodGeneral MillsH I HeinzNestleKraft FoodsPepsiColaSara LeeUnilever NanocorNanux RTPAvery DennisonEtc

Food industryhellip which using Nanotechnology

N anofood market will surge from

26 Billion US$ in 2004

7 Billion US$ in2006

20 Billion US$ in 2010 860 2004 150 2002WorldwidesalesofnanotechnologyproductstothefoodandbeveragespackagingsectorjumpedtoUS$ mi n f r omUS$ mi n

Whyhelliphellip

- -60283httpwwwfoodproductiondailycomnewsnews ngaspn=nnnnnnnnnnnnnn-nnnnn-nnnnnnnn22

FoodScience amp

Technology

Processing

Food Safety ampBiosecurity

Pro

du

ctM

ate

rials

Nano-particles

Nano-emulsions

Nano-composites

Nano-structuredmaterials

Nano-Biotechnology

HeatMasstransfer

Nano-scalereaction eng

Molecularsynthesis

Challenges of Nanotechnology in Food Sciences

Delivery

Packaging

Formulation

Nano-sensors Nano-tracers

Fields Examples

SensingDetect chemicals or foodborne pathogens biodegradable sensors for temperature moisture history etc

Safety Selectively bind and remove chemicals or pathogens

Packaging Prevent or respond to spoilage Sensing features for contaminants or pathogens

Healthy Food Better availability and dispersion of nutrients nutraceuticals or additives

Selected Categories of Nanotechnology Applied to Food

Fields Examples

Bio-Energy or ProductsSingle molecule detection to determine enzymesubstrate interactions (eg cellulases in production of ethanol)

Animal MedicineDelivery of pesticides fertilizers and other agrichemicals more efficiently

Animal ProductionDetect animal pathogens such as foot and mouth disease virus

Animal or Plant Health Deliver animal vaccines

Plant ProductionDelivery of DNA to plants towards certain tissues (ie targeted genetic engineering)

Selected Categories of Nanotechnology Applied to Agriculture

การเพ2มคณคาทางโภชนาการ

เอนแคปซเลช2น (Encapsulation)

Nanoencapsulation Microencapsulation Macroencapsulation-----------------brvbar--------------------------brvbar----------------------------brvbar----------------------

1 nm 1 microm 1 mm

Nanodrop for effective intestinal resorption

- Nano sized Ingredients Additives

Nutraceuticals on the Nanoscale

- -Use of nano sized self assembled liquid (NSSL)

structures

- C 10oenzymeQ - Lnnnnn - Lnnnnnnn - Pnnnnnnnnnl - V itamin D

httpwwwnutraleasecomindexasp

Solubilization a key technology

In the past turbid macro structured emulsions

In the future crystal clear solubilizates

Nanocochleate protection

- 3Omega fatty acid cochleates (center nn nnn nnnnn nnnnn n nnn nn n nn nnn-n nnnnnnnnnnn) 3

Cover unpleasant taste and smell of bioactive materials

บรรจภณฑและการเคลอบผว

Packaging Applications

bull Polymers incorporating nanomaterials to improve flexibility durability temperaturen moisture stability barrier properties

Improved nano-composites

bull Plastic polymers incorporating nanomaterials with antimicrobial properties

Active nano-composites

bull Packaging incorporating nanosensors to monitor condition of the food

Intelligent amp Smart packaging

Examples

Nano - Silver Airtight Plastic Food Container

A-Do Global Co Ltd Korea

ldquo type of packaging that changes the condition of the - packaging to extend shelf life or improve safety or sens

ory properties while maintaining the quality of the f oodrsquorsquo

- scavenging of oxygen moisture or ethylene- emission flavours- antimicrobial activity- etc

A ctive packaging

Used for meats and cheeses and in coffee packs

Better for the environment ndash

PETvermiculate layerreplaced

PVDC in a barrier film

888ClearbarrierfilmndashD

บรรจภณฑท2สามารถปองกนการซ1มผานของอากาศ

PPGraphite nanocomposite without (left ) and with (right ) compatibilizing agent

บรรจภณฑอาหารอจฉรยะท2สามารถบอกปรมาณก=าซท2อยภายในไดดวยตวเอง (Intellipak)

New fruit label indicates ripeness

ความปลอดภยของผลตภณฑการเกษตรและอาหาร

นาโนเทคโนโลยกบการเพ2มความปลอดภยของอาหาร (Food Safety)

การใชไบโอเซ5นเซอรตรวจจบเช ampอกอโรคในเน ampอไก

นาโนไบโอเซ+นเซอร (Nanobiosensor)

คนทเลอเวอร (cantilever) ไมโครอารเรย (microarray)

นาโนไบโอเซนเซอร - ตวตรวจวดวเคราะหชนดหนงทมขนาดเสนผานศนยกลางอยในระดบนาโนเมตร นาโนเซนเซอรประกอบดวยโครงสราง 2 สวนส-าคญ

1 ตวรบ (receptor unit)

2 ตวใหแปลสญญาณ (transducer หร อ signaling unit) สญญาณทนาโนเซนเซอรตรวจวดแบงไดเป7นหลายชนดไดแก นาโนเซนเซอรเชงแสง (optical nanosensor)

และนาโนเซนเซอรเชงเคมไฟฟ9า (electrochemical nanosensor)

Physicalbull Temperature pressure

ChemicalbullO2

CO2

moisture toxins

Biologicalbull Enzyme activity microbial

contaminationbullImagingbull Tags

SENSORS

Nanoparticles Enable Speedy E coli Detection

Escherichia coli 157 7O H is -one of the most dangerous agents of food

borne disease and ingesting contaminated f ood or water can be deadly especially for

children or the elderly

Silica nanoparticles each housing thousands of fluorescent dye molecules and each attached to an antibody for a given bacterium

If the bacterium sought is present the nanoparticles will quickly attach to it

Dye molecules already attached will fluoresce in this heavier sample identifying the bacteria

22 2007V Vamvakaki NA Chaniotakis Biosensors and Bioelectronics ( )28482853

Liposome-based nanobiosensor

D nnnnn nn nnn nnnnnnnn15

acetylcholinesterase(AChE)

nnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnn nn nnnn nn nnnn nnnnnnnnnn nn nnnnnnnnnnnn nnnnnnnnn nnnnnnnn nn nnnnn nn nnnnnnnnn nnnnnn

การใชนาโนเซ+นเซอร (Nanosensors) ในการตรวจจบสารเคมและแบคทเรยปนเปgt5 อนในผลตภณฑอาหาร

bull จมกอเล+กทรอนกสbull ล5นอเล+กทรอนกสbull ไบโอชพ (biochip)

Development of a handheld intelligent food safety control instrument using electronic nose sensors fabricated from nano-technology materials

An electronic nose system

An intelligent hybrid nano-particle detector module comprising an array or gradient of odour sensors with in-built temperature and humidity sensors for self-compensation

Electronic noses

Examples for aroma and food analysis

Meeeeeee eee eeeeeeeee eeeeeeeee ee eee e eeeee ee eeeee

Sample preparation peel trench chop bottled in vials

Radial plots for the responses of the sensor array to various kinds of apple called ldquoMutsurdquo ldquoOntariordquo and ldquoJona Goldrdquo

Radial plots for the responses of the SAWsensor array to unripe and ripepineapples

Measurement of ripe and unripe pineapples

Sample preparation peel trench chop bottled in vials

Examples for aroma and food analysis

Electronic NosesSensor array technology project

Team NANOTEC Dr Sirapat Pratontep

Mr Rungroj Maolanon Mahidol University Dr Tanakorn Osotchan

Dr Teerakiat KerdcharoenNECTEC Dr Adisorn Tuantranont

Dr Anurat WisitsoraatMTEC Dr Somboon Sahasithiwat

ObjectivePortable electronic nose for food quality assessment

PC2(57)

PC

3(1

5

)

Yes No

No Coffee

-3 -2 -1 0 1 2 3

-2

-1

0

1

2

อปกรณนาโน (Nanodevices)

สาหรบการการจดการดานคณภาพ การประกนคณภาพ และ การจดการส2งแวดลอม

bull การตรวจวดและบนทกการเปลยนแปลงอ13ณหภมและความช ampนในขณะบรรจ13อาหาร

Coordinated Framework for the Regulation of Biotechnology Products in USA

Agency Jurisdiction Laws

US Dept of Agriculture (USDA)

Plant pests plants veterinary biologics

Federal Plant Pest Act (FPPA)mdash1957

Food and Drug Administration(FDA)

Food feed food additives vet Drugs human drugs medical devices

Federal Food Drug and Cosmetic Act (FFDCA)--1958

Environmental Protection Agency (EPA)

Microbial and plant pesticides novel microbes

Federal Insecticide Fungicide and Rodenticide Act (FIFRA)--1947 Toxic Substances Control Act (TSCA)mdash1976

แนวทางในการควบคมผลตภณฑนาโนเทคโนโลยแนวทางในการควบคมผลตภณฑนาโนเทคโนโลย

1 การตรวจสอบคณลกษณะ (Characterization )

1048627 การทดสอบทางฟAสกสเคม 1048627 ความคงตว 1048627 กระบวนการผลต

2 การตรวจสอบประสทธผล (Efficacy ) ตามขอบงใช และการกลาวอาง

3 การศ1กษาความเปBนอนตรายตอสขภาพ และส2งแวดลอม และการประเมนความเส2ยง (Risk Assessment)

4 การแสดงฉลาก (Labeling ) และการโฆษณา

5 การเฝาระวงความเปBนอนตรายหลงออกสทองตลาด เชน การตดตามรายงาน Adverse product reaction

SummariesSummaries

bull Early days for the new technology More products are in the RampD pipeline and are likely to be availa

ble in the near future bull Potential Benefits Maintenance of quality and freshness improved tastes flavors textures nutritional value shelf life traceability and safety less use of additives improved animal nutrition

and health

bull Safety Concerns Concerns over potential health effects of food products that may contain insoluble

indigestible and bio-persistent nanoparticles

bull Consumers Information Consumer information involvement education is a must for the success of nano

agriculture amp foods

Thank you very much for your Thank you very much for your attentionsattentions

nuttapunnanotecorth

wwwnanotecorth