Các dự đoán toàn cầu hiện nay khẳng định rằng đến năm 2025, thịt gia cầm sẽ có mức sản xuất và tiêu thụ cao nhất, trên thịt bò, bê , lợn và cừu ( OECD / FAO, 2016 ). Hình 1 cho thấy thịt gia cầm đã là loại thịt được tiêu thụ nhiều nhất ở các nước.
(Bảng quyền thuộc về nanoCMM Technology)
Việc tiêu thụ gia cầm tăng do một số nguyên nhân
- Thịt gà là nguồn cung cấp protein dễ tiếp cận và giá cả phải chăng với hàm lượng chất béo thấp và có ít rào cản về tôn giáo hoặc văn hóa liên quan đến việc tiêu thụ thịt gà.
- Dễ nấu nướng cũng góp phần làm cho thịt gia cầm trở nên phổ biến hơn đối với người tiêu dùng ( Haley, 2001).
- Dân số toàn cầu dự kiến sẽ đạt 9 tỷ người vào năm 2050, và dựa trên các xu hướng gần đây, cũng như mức tăng thu nhập tăng lên giữa các nhóm dân số nghèo hơn, sẽ dẫn đến sự gia tăng chưa từng có về nhu cầu đối với protein động vật ( King et al., 2017) .
- Gà có hiệu suất chuyển đổi thức ăn cao so với các loài gia cầm hoặc vật nuôi khác (FAO, 2010), nuôi nhiều thức ăn hơn trên diện tích đất ít hơn với ít đầu vào hơn bất kỳ ngành chăn nuôi thức ăn trên cạn nào khác (FAO, 2010) và, so với các nguồn cung cấp protein thực phẩm khác, thịt gà cũng là một loại thực phẩm ít phát thải khí nhà kính (Caro, Davis, Bastianoni và Caldeira, 2017).
Trong ngành chăn nuôi gia cầm, mầm bệnh từ thực phẩm được quan tâm nhiều nhất là Salmonella và Campylobacter, có thể có trong thành phần ruột hoặc da của những con gà khỏe mạnh, và có thể bị dính vào thịt. May mắn thay, Salmonella và Campylobacter nhạy cảm với nhiệt và không nên truyền sang người nếu thịt đã được chuẩn bị kỹ càng. Tuy nhiên, bệnh salmonellosis và campylobacteriosis là một trong những bệnh lây truyền qua đường thực phẩm được báo cáo thường xuyên nhất trên toàn thế giới (WHO., 2015). Số ca bệnh và tử vong do thực phẩm gây ra trung bình trên toàn cầu do Campylobacter spp. lần lượt là 16% và 5%. Trong khi số ca bệnh và tử vong do thực phẩm trung bình trên toàn cầu được cho là do Salmonella. enterica lần lượt là 13% và 14% (WHO., 2015).
Việc sử dụng các chất diệt khuẩn hóa học trong thời gian dài đã làm tăng sức đề kháng của vi sinh vật. Việc tìm kiếm chất diệt khuẩn hiệu quả, an toàn hơn được chú trọng. Qua nhiều nghiên cứu, nano bạc được biết đến như một chất diệt khuẩn an toàn và không bị kháng nhờ cơ chế diệt khuẩn vật lý và hóa học độc đáo.
Nano bạc có thể được ứng dụng từ giai đoạn ban đầu cho đến tay người tiêu dùng như: đàn giống, trại giống, trang trại, nhà máy thức ăn chăn nuôi, thu gom và vận chuyển gia cầm sống, nhà máy chế biến gia cầm, kênh phân phối và nhà bếp của chính người tiêu dùng.
1. Sử dụng nano bạc để khử trùng trang trại, dụng cụ chăn nuôi và thêm vào thức ăn giúp ngăn ngừa độc tố nấm mốc, phòng trị bệnh cho vật nuôi.
Một đánh giá gần đây đã trình bày chi tiết những lợi ích tiềm năng của việc sử dụng các hạt nano làm chất bổ sung cho thức ăn gia cầm, cung cấp một nền tảng tuyệt vời để kết hợp trong các hợp chất khác nhau, chẳng hạn như vắc-xin và chất bổ sung dinh dưỡng, do tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn và khả năng hấp thụ cao trong cơ thể. Các hạt nano có thể cho phép vận chuyển trực tiếp các hợp chất đến các cơ quan hoặc hệ thống được nhắm mục tiêu đồng thời tránh được khả năng phân hủy nhanh thường thấy ở thuốc kháng sinh và có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Bạc, hiện nay là hạt nano phổ biến nhất được nghiên cứu để sử dụng trong thức ăn cho gà, đã được chứng minh là cải thiện hệ vi sinh vật của gà. ( Gangadoo, Stanley, Hughes, Moore, & Chapman, 2016),
Một báo cáo gần đây mô tả các đặc tính diệt khuẩn và ứng dụng của nano bạc trong khử trùng trại giống gà. ( Banach, Tymczyna, Chmielowiec-Korzeniowska, & Pulit-Prociak, 2016 ).
Nghiên cứu đã chứng minh rằng chế phẩm nano bạc được áp dụng để khử trùng trứng và máy ấp nở đã làm giảm ô nhiễm vi sinh. Chế phẩm được sử dụng cho thấy hiệu quả diệt khuẩn và diệt nấm tương đương với bức xạ UV, và hiệu quả của nó tăng lên trong suốt quá trình ủ. Trong trường hợp nấm, vào ngày thứ 7 của quá trình ấp, phun sương bằng giấy nano giúp bảo vệ bề mặt trứng tốt hơn so với chiếu tia UV.
Kết quả rất tốt đã đạt được trong trường hợp các chất bẩn hữu cơ ở dạng khí. Sau khi áp dụng chế phẩm nano, các mức này giảm 86%. Mức độ ô nhiễm trong không khí bên trong tủ ấm được khử nhiễm bằng tia UV cao hơn 40% so với trong tủ ấm được khử trùng bằng máy lọc nano.
2. Chất khử trùng cho thiết bị và phòng sản xuất
Trong môi trường sản xuất thịt, thực phẩm còn sót lại trong máy chế biến và phòng sản xuất, làm cho bề mặt thực phẩm tươi có thể gây nhiễm chéo vi sinh ( Konopka, Kowalski, & Wzorek, 2009 ). Tuy nhiên, khả năng ô nhiễm thực phẩm là thấp khi môi trường dây chuyền chế biến được giữ sạch sẽ bằng cách áp dụng các quy trình rửa và khử trùng ( Konopka và cộng sự, 2009 ). Vì thịt chủ yếu chứa protein, chất béo và độ ẩm, dung dịch kiềm là dung dịch tẩy rửa phổ biến nhất được sử dụng trong các nhà máy chế biến gia cầm.
Việc sử dụng rộng rãi các sản phẩm khử trùng từ lâu đã dẫn đến suy đoán về sự phát triển của sự kháng thuốc của vi sinh vật ( Ortega Morente et al., 2013 ). Sự đề kháng của các sinh vật vi khuẩn và các vi sinh vật khác đối với các chất khử trùng thông thường sẽ đòi hỏi các giải pháp mới trong lĩnh vực này. Các công nghệ mới, bao gồm các vật liệu nano có hoạt tính kháng khuẩn , đã được sử dụng để khử trùng và kiểm soát vi khuẩn hiệu quả.
Một sản phẩm nano bạc được báo cáo là có tác dụng kháng khuẩn mạnh đối với bốn mầm bệnh quan trọng trong thực phẩm ; Escherichia coliO157: H7 (nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) = 3,12 μg / mL, nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) = 6,25 μg / mL), Listeria monocytogenes (MIC = 6,25 μg / mL, MBC = 6,25 μg / mL), Salmonella typhimurium ( MIC = 3,12 μg / mL, MBC = 6,25 μg / mL) và Vibrio parahaemolyticus (MIC = 3,12 μg / mL, MBC = 6,25 μg / mL) ( Zarei, Jamnejad, & Khajehali, 2014 ).
3. Chất diệt khuẩn bề mặt
Thực phẩm rơi vãi hoặc nước chảy ra từ quá trình chế biến, đóng gói, bảo quản và vận chuyển chứa một hỗn hợp phức tạp của carbohydrate, protein, lipid và đường, cung cấp môi trường lý tưởng cho vi khuẩn tồn tại và phát triển (Brown và cộng sự, 2014).
Màng sinh học được hình thành bởi vi khuẩn gây bệnh có thể tạo ra nguồn ô nhiễm lâu dài cho sản phẩm. Màng sinh học hỗ trợ sự tồn tại của vi khuẩn trong điều kiện không tối ưu và tăng khả năng chống lại chất khử trùng và chất kháng khuẩn (Brown và cộng sự, 2014 ).
Môi trường màng sinh học có tính axit cũng gây ra hiện tượng tạo màng sinh học cho các thiết bị như bề mặt, máng trượt, bàn cắt, hệ thống ống, ống dẫn và băng tải. Kết quả là ăn mòn, hư hỏng thiết bị và giảm hiệu suất truyền nhiệt có thể khiến thiết bị cần được bảo trì và thay thế thường xuyên hơn.
Trong môi trường chế biến gia cầm, chất diệt khuẩn bề mặt có thể có một chức năng hữu ích trong việc ngăn chặn sự tắc nghẽn của máy chế biến và thiết bị chế biến và xử lý thực phẩm khó làm sạch (ví dụ băng chuyền, tủ lạnh, thùng chứa). Ngoài ra, chất diệt khuẩn bề mặt có thể giảm chi phí sản xuất bằng cách cho phép sử dụng các sản phẩm làm sạch và khử trùng hiệu quả hơn và ít sử dụng hơn, cũng như giảm nhu cầu về cả thời gian làm sạch và ngừng máy.
Các bề mặt kháng khuẩn như vậy sử dụng các kim loại có kích thước nano như nano bạc, và các hạt nano oxit kim loại quang xúc tác (như titanium dioxide và oxit kẽm), hoặc địa hình kích thước nano cho phép tạo ra các bề mặt có đặc tính chống bám bẩn ( Eleftheriadou, Pyrgiotakis, & Demokritou, 2017 ). Tủ lạnh nano bạc [Daewoo ® và Samsung ® ] và thớt sử dụng nguyên tắc này đã được bán trên thị trường [Pro-Idee GmbH & Co. KG (Đức) và A-DO Global (Hàn Quốc)] ( PEN., 2013). Các lớp phủ nano để khử trùng bằng xúc tác quang của bề mặt và nước cũng sắp có mặt trên thị trường.
4. Quần áo bảo hộ nano bạc kháng khuẩn
Các nguồn ô nhiễm tiềm ẩn khác trong môi trường chế biến gia cầm bao gồm nhân viên làm lây lan vi khuẩn qua quần áo hoặc việc di chuyển của họ từ khu vực này của nhà máy giết mổ sang khu vực khác ( FSIS., 2008 ).
Một loạt các mặt hàng quần áo nano bạc có sẵn, bao gồm quần dài (Contourwear, Hoa Kỳ), tất (AgActive, Vương quốc Anh; JR Nanotech PLC, Vương quốc Anh; NanoTrade, Cộng hòa Séc; Vital Age, Hoa Kỳ; Sharper Image ® , Hoa Kỳ; ArcticShield ®, HOA KỲ; Lexon Nanotech, Inc., Hoa Kỳ; AgActive, Vương quốc Anh; AgActive, Úc; SongSing Nano Technology Co., Ltd., Đài Loan; Nano-Infinity Nanotech Co., Ltd., Đài Loan), áo khoác (Sanyo-Shokai, Nhật Bản) và khẩu trang (Sản phẩm lọc khẩn cấp, Hoa Kỳ; Nanux Co., Ltd., Hàn Quốc).
Một số công ty sản xuất nhiều mặt hàng quần áo khác nhau (Goodweaver Textiles Co. Ltd., Đài Loan; NanoTrade, Cộng hòa Séc; Greenyarn LLC., Mỹ; Nanbabies ® , Mỹ; SilberSchutz, Đức; Jack Wolfskin, Đức) và vải nano (Macker International Apparel Inc., Canada; Tianjin Rongze Textile Co., Ltd., Trung Quốc; Mipan ® , Hàn Quốc; Miyuki Keorki Co., Nhật Bản) ( PEN., 2013).
5. Ứng dụng trong bộ lọc không khí
Không khí đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền mầm bệnh và có thể liên quan đến việc ô nhiễm thịt gia cầm ở các giai đoạn giết mổ và chế biến khác nhau ( Liang et al., 2013 , Lues et al., 2007 , Whyte et al., 2001 ). Số lượng vi sinh vật cao nhất đã được ghi nhận trong các giai đoạn chế biến ban đầu, tức là các khu vực tiếp nhận và khu vực đào thải, với sự suy giảm nhất định đối với khu vực giết mổ, sơ chế, chia nhỏ và đóng gói ( Liang et al., 2013 , Lues et cộng sự, 2007 , Whyte và cộng sự, 2001 ).
Brincat và cộng sự. (2016) đã xem xét và đánh giá các công nghệ lọc không khí hiện có được sử dụng trong kho lạnh, kho thực phẩm và báo cáo rằng màng lọc không khí nano bạc đại diện cho một công nghệ mới nổi có thể trở nên phổ biến hơn được sử dụng trên toàn thế giới trong những năm tới. Màng lọc nano bạc đã được ngâm tẩm với các vật liệu diệt nấm hoặc diệt khuẩn, bao gồm bạc hoặc các kim loại khác, và hiển thị hiệu quả kháng khuẩn cao do diện tích bề mặt tương đối lớn cho chức năng của chúng.
Tuy nhiên, hiệu quả rất cao của những tấm thảm này ở kích thước hạt rất nhỏ có thể là một bất lợi vì bộ lọc sẽ được tải đầy nhanh hơn và cần được thay thế ở tần suất cao hơn ( Brincat và cộng sự, 2016 ). Bộ lọc không khí sử dụng vật liệu nano (chủ yếu là bạc) và khẳng định đặc tính kháng khuẩnđã có sẵn trên thị trường từ C & C Co., Ltd. (Hàn Quốc), Airo Co., Ltd. (Hàn Quốc), Shinah Electronics Co., Ltd. (Hàn Quốc), Clean Air Technology Corp. (Hàn Quốc), Samsung (Hàn Quốc) ), SongSing Nano Technology Co., Ltd. (Đài Loan), Kind Home Ind. Co. Ltd. (Đài Loan), Transit Electronics Co., Ltd. (Trung Quốc), US Global Nanospace, Inc. (Hoa Kỳ) và Winix Inc. (Hoa Kỳ) ( PEN., 2013 ).
6. Nano bạc xử lý nước thải ngành công nghiệp chăn nuôi
Ngành công nghiệp gia cầm sử dụng một lượng nước đáng kể trong suốt quá trình chế biến, đặc biệt là trong các hoạt động của thiết bị gia nhiệt và làm lạnh. Các điều kiện trong máy làm lông và máy làm lạnh phải được duy trì chính xác, nếu không chúng có thể là nguồn lây nhiễm chéo chính giữa các thân thịt ( FAO / WHO, 2009 )
Việc lọc nước cũng được yêu cầu để quản lý chất thải, vì nước được sử dụng để trụng lông, rửa, và làm sạch. Nhà máy chế biến gia cầm không thể đơn giản được thải ra hồ và sông vì hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao như protein và chất béo, và các vi sinh vật có mặt ( Barbut, 2001 ).
Nước này phải được xử lý ở một mức độ nào đó trước khi có thể thải vào các cơ sở xử lý nước tại chỗ hoặc thành phố. Có thể sử dụng các quy trình khác nhau, từ lọc đơn giản đến các đầm hiếu khí phức tạp ( Barbut, 2001 ).
Vật liệu nano đang nhanh chóng nổi lên như những ứng cử viên tiềm năng để xử lý nước thay cho các công nghệ thông thường, mặc dù hiệu quả của chúng, nhưng thường rất tốn kém và tốn thời gian (Bhattacharya và cộng sự, 2013 ).
Hầu hết các ứng dụng công nghệ nano trong xử lý nước vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ( Rodrigues và cộng sự, 2017 ). Tuy nhiên, có một số thử nghiệm thí điểm và thực địa và một số công nghệ nano có sẵn trên thị trường để xử lý nước hoặc phục hồi tài nguyên (ví dụ như chất hấp thụ nano, màng kích hoạt nano, chất xúc tác nano hoặc hệ thống khử trùng kích hoạt nano) ( Rodrigues và cộng sự, 2017 ).
7. Bao bì nano bạc kháng khuẩn giúp bảo quản thực phẩm lâu hơn
Không thể phủ nhận, lĩnh vực nghiên cứu và phát triển công nghệ nano thực phẩm tích cực nhất là bao bì ( Duncan, 2011 , Panea et al., 2014 , Ranjan et al., 2014 ). Việc đóng gói sản phẩm thịt gia cầm phù hợp là rất quan trọng nếu đảm bảo an toàn thực phẩm và thời hạn sử dụng của sản phẩm ( Panea và cộng sự, 2014 ).
Việc sử dụng công nghệ nano trong vật liệu tiếp xúc với thực phẩm ở nhà máy chế biến tiếp theo (FPP) cũng có thể mang lại lợi ích to lớn, đặc biệt là can thiệp kháng khuẩn chống lại vi khuẩn Listeria (Berrang, Meinersmann, Frank, & Ladely, 2010 ).
Hai vật liệu nano có nhiều bằng sáng chế nhất là đất sét nano và nano bạc ( Drew & Hagen, 2016 ). Các ứng dụng hiện tại của vật liệu nano trong bao bì thực phẩm bao gồm việc tăng cường các đặc tính của rào cản thông qua việc kết hợp các chất độn nano (ví dụ: đất sét nano), bao bì thực phẩm ‘tích cực’; với sự phóng thích có chủ đích có kiểm soát của các chất hoạt động như vật liệu kháng khuẩn để cải thiện thời hạn sử dụng của thực phẩm (ví dụ: nano bạc)
