Nanomet

Nanotehnologie !

Care sunt aplicațiile practice ale nano-alimentelor ?

Nanotehnologia este știința celor foarte, foarte mici. Măsurate în miliardimi de metru, nanoparticulele au aceeași scară ca și virușii, proteinele și anticorpii. Ați putea încadra mii de nanoparticule într-una dintre celulele roșii din sânge, lăsându-vă suficient spațiu.

Manipularea alimentelor pe această scară ar putea contribui la dezvoltarea alimentelor cu conținut scăzut de grăsimi care au un gust excelent sau ar permite producătorilor să ambaleze mai mulți nutrienți în alimente fără vitamine. Această tehnologie nu ar trebui să fie neapărat alarmantă, deoarece corpul uman este deja obișnuit cu prelucrarea alimentelor pe o scară nanomatică. Intestinele noastre descompun ceea ce mâncăm în bucăți la scară nanomurală, astfel încât organismul să poată absorbi nutrienții din intestin, de exemplu.

Nanotehnologia este, de asemenea, pregătită să creeze ambalaje mai bune pentru alimente. Ar putea reduce cantitatea de plastic utilizată, de exemplu, sau poate face containerele mai inteligente, încorporând senzori care ne indică dacă mâncarea din interior este încă proaspătă.

Industria alimentară folosește, fără să vrea, nanotehnologia de ani de zile. Maioneza este o emulsie de particule minuscule, unde uleiul și apa sunt forțate să se amestece fără a se separa. Dar cercetătorii dezvoltă acum tehnici care permit ca aceste picături mici să fie potrivite cu precizie pentru a le oferi gusturi sau texturi specifice. Maioneza rămâne groasă și cremoasă, deoarece „există atât de multe picături de grăsime încât împart apa în buzunare”, spune Kathy Groves, microscopist la firma de cercetare contractuală Leatherhead Food Research din Marea Britanie. Aceasta înseamnă că este în general de 70% grăsime - ceea ce este mai puțin decât ideal dacă urmezi o dietă.

O modalitate de a reduce conținutul de grăsime la mai puțin de 40% este să adăugați mai multă apă și puțină amidon pentru a preveni ca maioneza să se scurgă prea mult. Dar o abordare cu totul mai gustoasă este manipularea structurii picăturilor la nano-scară. Groves și colegii săi dezvoltă tehnici pentru a înlocui interiorul picăturilor de grăsime cu apă, creând o emulsie care are aceeași textură, dar mai puțină grăsime decât adevăratul.

Cercetătorii dezvoltă, de asemenea, boabe de sare de ordinul unui nanometru, de aproximativ o mie de ori mai mic decât sarea de masă normală. Tăierea unui bob de sare în aceste particule mai mici îi mărește suprafața de un milion de ori, ceea ce înseamnă că mâncarea dvs. are nevoie de mult mai puțină sare pentru a da papilelor gustative același gust sărat. Acest lucru ar putea fi un avantaj pentru cei preocupați de hipertensiunea arterială care încearcă să-și reducă aportul de sare.

Când vine vorba de ambalare, nanotehnologia este deja utilizată în Statele Unite pentru a preveni aplatizarea berilor. Sticlele de bere din plastic utilizate de fabricantul de bere SABMiller conțin nanoparticule de lut fulgi, care umple mult mai mult spațiu în pereții sticlei decât moleculele de plastic. Acest lucru face mult mai greu ca dioxidul de carbon spumant să scape din bere - sau oxigenul, care poate strica aroma berii, să intre. În viitor, nanopachetarea inteligentă poate schimba culoarea dacă detectează gazele degajate de deteriorare, permițând consumatorilor să ia decizii în cunoștință de cauză cu privire la ceea ce este sigur să mănânce.

De ce aș mânca nano-alimente ?

Diferite nanotehnologii pentru utilizare în alimente sunt în curs de dezvoltare și câteva produse au fost aduse pe piață. Dar experții spun că industria alimentară tradițional conservatoare este puțin probabil să îmbrățișeze nanotehnologia pe scară largă, cu excepția cazului în care are beneficii convingătoare pentru afacerea sau clienții lor.

Una dintre principalele utilizări poate fi aceea de a furniza mai multe vitamine și minerale prin alimentele pe care le consumăm. Nanoparticulele ar putea încapsula suplimente de vitamine, care ar putea fi adăugate la alimentele de zi cu zi, cum ar fi pâinea.

Mineralele esențiale ar putea primi același tratament. „Ne străduim să producem suplimente de fier pe bază de nanoparticule care să fie sigure și fără efecte secundare”, spune Jonathan Powell, director de cercetare biominerală la Centrul de Cercetare Nutriție Umană al Consiliului de Cercetare Medicală din Cambridge, Regatul Unit.

Există dovezi din ce în ce mai mari că organismul stochează fierul sub formă de nanoparticule solide, insolubile, care sunt descompuse în atomi utili numai atunci când intră în celulele noastre. Suplimentele care conțin fier solubil pot fi toxice în doze foarte mari, deoarece afectează intestinul. Powell dorește să aducă fierul direct în celule în forma lor insolubilă de nanoparticule - bazându-se pe calea naturală a corpului - pentru a-l face un supliment mai eficient.

Dr. Powell a studiat, de asemenea, efectele asupra sănătății nanoparticulelor străine corpului. Nanoparticulele de dioxid de titan sunt utilizate în mod obișnuit în produsele de protecție solară, unde elimină razele ultraviolete nocive. Powell a descoperit că, dacă nanoparticulele de dioxid de titan pătrund în interiorul corpului, acestea se pot acumula în părți ale intestinului subțire utilizate de sistemul nostru imunitar. Deși consecințele acestei acumulări asupra sănătății nu sunt bine înțelese, Powell consideră că producătorii ar trebui să evite utilizarea aditivilor pe bază de nanoparticule care nu au beneficii clare.

Unde ajung nanoparticulele dacă corpul nu le poate descompune ?

Cercetătorii abia acum încep să răspundă la această întrebare. Autoritatea britanică pentru siguranța alimentelor (FSA) a realizat două proiecte care examinează în mod specific ce se întâmplă atunci când nanoparticulele sunt ingerate și rezultatele sunt așteptate în următoarele luni.

Sandy Lawrie, șeful FSA pentru alimente noi, speră că cercetarea va ajuta companiile care intenționează să utilizeze nanotehnologia pentru a testa siguranța produselor lor.

În afara acestor studii, există relativ puține date toxicologice privind nanoparticulele ingerate, deși asta nu înseamnă neapărat că nanoparticulele sunt periculoase, spune Lawrie.

Cine produce nanofoods ?

Încercați să aflați detaliile a ceea ce fac companiile alimentare cu nanotehnologia și s-ar putea să obțineți un gol. „Aplicarea nanotehnologiei în industria alimentară este încă în stadiile incipiente și, din cunoștințele noastre, industria alimentară și a băuturilor din Marea Britanie nu folosește în prezent nanomateriale fabricate în produsele alimentare, prelucrarea sau ambalarea acestora. Așa spune Federația pentru Alimente și Băuturi din Regatul Unit, care reprezintă producătorii de alimente.

Nestlé spune că monitorizează îndeaproape evoluțiile din nanotehnologia alimentară, dar nu face nici o cercetare proprie. Heinz ia aceeași linie, spunând că urmărește terenul, dar nu participă activ.

În 2005, Mark Bünger, analist de industrie și director de cercetare la Lux Research din San Francisco, California, a participat la Conferința mondială de tehnologie și inovație alimentară de la Dublin, Irlanda, care a fost o poveste cu totul diferită. Într-un raport al întâlnirii, el a scris: „Am vorbit cu companii care variază de la Unilever la start-up Derevo despre aplicațiile nanotehnologiei în industria alimentară la fiecare pas al lanțului valoric al nanotehnologiei.

De ce afacerile au devenit atât de timide de atunci? Domnul Bünger sugerează că aceasta ar putea fi o scădere reală a interesului, probabil din cauza provocărilor de reglementare. El se așteaptă ca nanotehnologiile utilizate pentru a furniza suplimente alimentare, de exemplu, să intre mai întâi în aplicații medicale, un domeniu în care noile produse sunt supuse unor teste mai riguroase.

Aceste cifre sunt coroborate cu cifre din proiectul de nanotehnologie emergentă de la Woodrow Wilson International Center for Scholars din Washington, DC. În inventarul său de peste 1.000 de produse comerciale care conțin nanoparticule, doar cinci fac parte din categoria alimentelor.

Dar David Carlander, director de advocacy pentru Nanotechnology Industries Association (NIA), cu sediul în Lisabona, Portugalia, suspectează că companiile ar putea face mai multă muncă în domeniul nanotehnologiei decât sunt dispuși să recunoască. Cred că acesta este modul în care operează o serie de companii mari, iar cantitatea de „monitorizare” pe care o fac poate fi destul de semnificativă în practică ”, spune Carlander.

În 2010, Comisia pentru știință și tehnologie a Camerei Lorzilor a efectuat o anchetă amplă asupra nanoalimentelor, iar raportul său a criticat industria alimentară pentru că este secretă cu privire la aceasta. Și anul trecut, Organizația pentru Alimentație și Agricultură a Organizației Națiunilor Unite a publicat un raport privind alimentele și nanotehnologia, care a ridicat îngrijorări similare cu privire la lipsa de transparență în ceea ce făcea industria alimentară cu aceasta.

Sandy Lawrie, șeful alimentelor noi de la Agenția pentru Standarde Alimentare din Marea Britanie, spune că încurajează companiile să le ofere informații cu privire la ceea ce au dezvoltat, dar până acum au existat doar „un număr mic de cereri” din partea companiilor care dezvoltă alimente noi folosind nanotehnologia. În ciuda tuturor promisiunilor legate de nanofood, adaugă el, „vorbim foarte mult despre asta, dar foarte puține produse o demonstrează”.

De unde provin nano-alimentele ?

Anumite nanostructuri sunt prezente în mod natural în alimente; altele pot fi adăugate de producătorii de alimente. Dar există o altă modalitate prin care nanotehnologia intră în lanțul alimentar - de jos în sus. La Universitatea Clemson din Carolina de Sud, biologul alimentar Jeremy Tzeng folosește nanotehnologia pentru a aborda problemele care pot fi cauzate de administrarea de antibiotice animalelor. Utilizarea sistematică a antibioticelor în hrana animalelor este interzisă în Europa, deoarece microbii sunt din ce în ce mai rezistenți la aceste medicamente esențiale. La rândul său, acest lucru poate face infecțiile umane mai dificil de tratat.

Tzeng dezvoltă nanoparticule care ar putea înlocui aceste antibiotice la găini. Particulele se leagă de bacterii și apoi se aglomerează, trecând prin pui împreună cu alte fecale. Până în prezent, particulele pe bază de polistiren pe care le folosește nu par să provoace suferință sau scădere în greutate la găini, dar există încă probleme semnificative de rezolvat. „Ce ne preocupă este impactul nanomaterialelor asupra mediului”, spune Tzeng.

Aceasta nu este singura modalitate de a folosi nanotehnologia la fermă. „Nanotehnologia este utilizată pentru a produce diverse pesticide”, spune Kai Savolainen, directorul Centrului de cercetare a nanosiguranței de la Institutul finlandez pentru sănătatea ocupațională din Helsinki, cu o serie de beneficii. „Au o capacitate mai bună de a rămâne acolo unde trebuie - la rădăcini, frunze sau buruieni”, spune el.

Îngrășămintele pot fi livrate ca nanoparticule care furnizează nutrienți esențiali mai eficient. Potrivit Maria DeRosa, cercetător în nanotehnologie la Universitatea Carleton din Ottowa, Canada, mai mult de jumătate din azotul din îngrășămintele convenționale care sunt aplicate într-un câmp se scurge în sol sau se pierde în aer. Nu numai că culturile nu își mănâncă hrana, ci și crește poluarea cu azot, care poate provoca înflorirea algelor nedorite pe căile navigabile. Utilizarea îngrășămintelor sub formă de nanoparticule ar putea facilita absorbția de către plante, ceea ce ar reduce semnificativ cantitatea pe care agricultorii trebuie să o pună în câmpurile lor. Acest lucru ar putea avea efecte secundare pozitive - aproximativ 1% din producția mondială de energie este utilizată în prezent pentru fabricarea îngrășămintelor, ceea ce ar reduce emisiile de gaze cu efect de seră produse de acest proces.

Adăugarea de nanoparticule de dioxid de titan în îngrășăminte ar putea ajuta la descompunerea bacteriilor nedorite, în timp ce alte nanoparticule au fost utilizate pentru a elibera încet compuși chimici care reglează creșterea plantelor, adaugă DeRosa.

Este sigur ?

În Europa, sosirea alimentelor modificate genetic (OMG) în anii 1990 a provocat un dezastru de relații publice care a închis industria. Avocații nanotehnologiei sunt disperați să evite să fie strangulați de aceeași problemă.

„Paralelele sunt de netăgăduit”, spune Kathy Jo Wetter, care lucrează pe probleme de nanotehnologie la ETC Group, o organizație care este interesată de impactul tehnologiei asupra sănătății și mediului. „Produsele au fost introduse pe piață fără o evaluare adecvată și practic fără discuții publice.”

Dar, chiar dacă ar dori, companiile alimentare nu au voie să utilizeze noi nanotehnologii inteligente în produsele lor fără aprobarea reglementărilor. "În ciuda unor îngrijorări anterioare că utilizarea nanomaterialelor în alimente a fost în esență nereglementată, este clar că nanotehnologia în alimente este reglementată", spune Diana Bowman, specialist în riscuri și sănătate publică la Universitatea din Canada. Michigan.

Toate alimentele care conțin nanomateriale sau care sunt procesate folosind nanotehnologie sunt supuse acelorași reglementări ca alimentele convenționale. Următoarea provocare, despre care Bowman spune că nu a fost încă îndeplinită, este de a determina cât de eficiente sunt cadrele de reglementare existente în examinarea oricăror efecte noi asociate cu nanotehnologia. „Aceasta este o întrebare încă deschisă și mult dezbătută”, spune dl Bowman.

Până de curând, industriei nu i se cerea să eticheteze produsele care conțin nanomateriale. Dar asta este pe cale să se schimbe. Uniunea Europeană a introdus recent noi reglementări pentru etichetarea produselor cosmetice și a produselor alimentare, spune Bowman. De la sfârșitul anului 2014, va deveni obligatorie etichetarea clară a produselor alimentare care conțin nanomateriale - deși reglementările nu acoperă procesele de fabricație.

Acesta este un pas în direcția corectă, spune Kai Savolainen, directorul Centrului de cercetare a nanosiguranței de la Institutul finlandez pentru sănătatea ocupațională. El este îngrijorat de faptul că în prezent producătorii de alimente nu trebuie să declare în mod specific dacă folosesc nanotehnologia. „Cred că ar trebui să am dreptul să știu ce am pus în gură”, a spus el.

Savolainen spune că, deși nu prevede riscuri majore din partea nanoalimentelor, sunt necesare studii suplimentare privind siguranța, concentrându-se în mod specific pe ingestia de nanoparticule. „Există mii de studii cu privire la nanosecuritate, dar foarte puține dintre ele pot fi utilizate pentru evaluarea riscurilor”, spune el.

Autoritățile de reglementare europene lucrează, de asemenea, pentru a se asigura că nanotehnologia nu devine următorul GM. Următoarele reglementări privind supravegherea alimentelor noi sunt rescrise pentru a încorpora verificările și soldurile nanotehnologiei.

Publicitate nanofood

Dl Bowman spune că este esențial să studieze și să discute acum utilizarea nanotehnologiei în alimente, mai degrabă decât să aștepți o reacție din partea consumatorilor. „Țări precum Statele Unite, Regatul Unit, Uniunea Europeană în general, Australia și Noua Zeelandă au fost extrem de proactive în revizuirea eficienței cadrelor lor de reglementare pentru nanotehnologie, spune ea.