Mit kell tudni a nanoélelmiszerekről

Milyen gyakorlati alkalmazásai vannak a nanoételeknek?

A nanotechnológia a nagyon-nagyon kicsi tudománya. Milliárdméterenként mérve a nanorészecskék nagyságrendileg hasonlóak a vírusokhoz, fehérjékhez és antitestekhez. Ezernyi nanorészecske férhet el az egyik vörösvérsejt belsejében, bőséges helyet hagyva hátra.

Az élelmiszerek ilyen mértékű kezelése elősegítheti az alacsony zsírtartalmú ételek kifejlesztését, amelyek még mindig jóízűek, vagy lehetővé tehetik a gyártók számára, hogy több tápanyagot csomagoljanak egyébként vitaminmentes ételekbe. Ennek a technológiának nem feltétlenül kell riasztania, mert az emberi test már hozzászokott a nanoméretű élelmiszerek kezeléséhez. A belünk nano nagyságú darabokra bontja az elfogyasztottakat, hogy a test például felszívja a tápanyagokat a belekben.

A nanotechnológia arra is készen áll, hogy jobb élelmiszer-csomagolást hozzon létre. Csökkentheti például a felhasznált műanyag mennyiségét, vagy intelligensebbé teheti a konténereket azáltal, hogy érzékelőket épít be, amelyek megmondják, hogy a bent lévő étel még friss-e.

Az élelmiszeripar akaratlanul is évek óta használja a nanotechnológiát. A majonéz egy apró részecskék emulziója, ahol az olajat és a vizet elválasztás nélkül kénytelenek összekeverni. De a kutatók most olyan technikákat fejlesztenek ki, amelyek lehetővé teszik, hogy ezeket az apró cseppeket pontosan szabják meg, hogy sajátos ízlést vagy textúrát kapjanak. A majonéz sűrű és krémes marad, mert "annyi zsírcsepp van, hogy zsebre osztja a vizet" - mondja Kathy Groves, az Egyesült Királyságban működő Leatherhead Food Research szerződéses kutatómikroszkóp. Ez azt jelenti, hogy általában 70% zsírtartalmú - korántsem ideális, ha diétázik.

A zsírtartalom 40% alatti csökkentésének egyik módja az, ha több vizet és keményítőt ad hozzá, hogy a majonéz ne váljon túl folyóssá. De egy egészen ízletesebb megközelítés a cseppek szerkezetének manipulálása a nanoszkópon. Groves és kollégái olyan technikákat fejlesztenek ki, amelyek a zsírcseppek belsejét vízzel helyettesítik, és emulziót hoznak létre, amelynek ugyanolyan a textúrája, de kevesebb a zsírja, mint a valódinak.

A kutatók nanométer méretű sószemcséket is fejlesztenek, nagyjából ezerszer kisebbek, mint a szokásos konyhasó. Ha egy sószemecskét ezekbe a kisebb részecskékbe farag, milliószorosára növeli a felületét, ami azt jelenti, hogy ételeinek sokkal kevesebb sóra van szüksége ahhoz, hogy az ízlelőbimbóinak ugyanolyan sós rúgást nyújtson. Ez áldást jelenthet azok számára, akik a magas vérnyomás miatt aggódnak, és megpróbálják csökkenteni a sófogyasztásukat.

Ami a csomagolást illeti, az Egyesült Államokban már nanotechnológiát alkalmaznak a sörök lemerülésének megakadályozására. A SABMiller sörfőző által használt műanyag sörösüvegek pehelyszerű agyag nanorészecskéket tartalmaznak, amelyek sokkal több helyet töltenek be az üveg falában, mint a műanyag molekulák. Ez sokkal nehezebbé teszi a szénsavas szén-dioxid kijutását a sörből - vagy az oxigén bejutását, amely ronthatja a sör ízét. A jövőben az intelligens nano-csomagolás képes lehet megváltoztatni a színét, ha észleli a kibocsátott gázokat. az élelmiszerek elrontásával, lehetővé téve a fogyasztók számára, hogy megalapozott döntéseket hozzanak arról, hogy mit lehet enni.

Miért ennék nano-ételt?

A majonéz apró részecskék emulziója, és a kutatók olyan technikákat fejlesztenek ki, amelyek lehetővé teszik, hogy ezeket az apró cseppeket pontosan szabják meg, hogy egyedi ízeket vagy textúrákat kapjanak. Fotó: Philippe Desenrck/Getty Images

Az élelmiszerekben használatos nanotechnológia sokfélesége fejlesztés alatt áll, és néhány termék megjelent a piacon. De a szakértők szerint a hagyományosan konzervatív élelmiszeripar valószínűleg nem fogja széleskörűen alkalmazni a nanotechnológiát, kivéve, ha kényszerítő előnyökkel jár az üzletük vagy az ügyfelek számára.

Az egyik fő felhasználási lehetőség az lehet, hogy több vitamint és ásványi anyagot juttatunk el az elfogyasztott ételeken keresztül. A nanorészecskék vitamin-kiegészítőket tartalmazhatnak, amelyek hozzáadhatók a mindennapi ételekhez, például a kenyérhez.

Az esszenciális ásványi anyagok ugyanolyan bánásmódban részesülhetnek. "Azon dolgozunk, hogy biztonságos és mellékhatásoktól mentes nano-alapú vas-kiegészítőket állítsunk elő" - mondja Jonathan Powell, az Orvosi Kutatási Tanács humán táplálkozási kutatóközpontjának biomineralis kutatásának vezetője, Cambridge.

Egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy a test szilárd, oldhatatlan nanorészecskékként tárolja a vasat, amelyeket csak akkor bontanak hasznos atomokká, ha bejutnak sejtjeinkbe. Az oldható vasat tartalmazó étrend-kiegészítők nagyon nagy adagokban mérgezőek lehetnek, mert károsítják a bélrendszert. Powell a vasat közvetlenül a sejtekbe akarja csúsztatni oldhatatlan nanorészecske formájában - a test természetes útvonalán -, hogy hatékonyabb kiegészítőt nyújtson.

Powell a testtől idegen nanorészecskék egészségügyi hatásait is vizsgálta. A titán-dioxid nanorészecskéit általában naptejekben használják, ahol kiszűrik a káros ultraibolya sugarakat. Powell azt találta, hogy ha titán-dioxid nanorészecskék kerülnek a testbe, felhalmozódhatnak az immunrendszerünk által használt vékonybél részeiben. Bár ennek a felhalmozásnak az egészségügyi következményeit nem értik, Powell szerint a gyártóknak el kell kerülniük a nanorészecske-adalékanyagok használatát, amelyeknek nincs egyértelmű előnye.

Tehát hova kerülnek a nanorészecskék, ha a test nem tudja lebontani őket?

A kutatók csak most kezdenek foglalkozni ezzel a kérdéssel. Az Egyesült Királyság Élelmiszerbiztonsági Hatósága (FSA) két olyan projektet indított, amelyek kifejezetten megvizsgálják, hogy mi történik, ha a nanorészecskéket lenyelik és az eredmények a következő hónapokban esedékesek.

Sandy Lawrie, az FSA új élelmiszerekért felelős vezetője reméli, hogy a kutatás segít a nanotechnológia használatát tervező vállalatoknál tesztelni termékeik biztonságosságát.

Ezen tanulmányokon kívül viszonylag kevés toxikológiai adat áll rendelkezésre a bevitt nanorészecskékről, bár ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy a nanorészecskék veszélyesek - mondja Lawrie.

Ki készít nanoélelmet?

Egy tudós, akinek mestere az élelmiszeriparban használható mikroképernyők gyártására szolgál. Fotó: Ulrich Baumgarten

Próbáljon meg többet megtudni arról, hogy mit csinálnak az élelmiszeripari vállalatok a nanotechnológiával, és valószínűleg üresen fog rajzolni. "A nanotechnológiák alkalmazása az élelmiszeriparban korai szakaszban van, és legjobb tudomásunk szerint az Egyesült Királyság élelmiszer- és italgyártó ipara jelenleg nem használ mesterségesen előállított nanoanyagokat élelmiszertermékekben, azok feldolgozásában vagy csomagolásában." Így mondja az Egyesült Királyság Élelmiszer- és Italszövetsége, amely az élelmiszer-gyártókat képviseli.

A Nestlé azt mondja, hogy figyeli az élelmiszer-nanotechnológia fejlődését, de nem végez saját kutatásokat. Heinz ugyanezt követi, mondván, hogy figyelemmel kíséri a terepet, de nem vesz részt aktívan.

Egészen más történet volt ez még 2005-ben, amikor Mark Bünger iparági elemző, a kaliforniai San Franciscóban működő Lux Research kutatási igazgatója részt vett az írországi Dublinban, az élelmiszeripari technológiai és innovációs konferencián. A találkozóról készített beszámolójában ezt írta: "Beszéltünk az Unilever-től kezdve a Derevo indításáig tartó vállalatokkal a nanotechnológia élelmiszeripari alkalmazásairól a nanotechnológiai értéklánc minden szakaszában."

Miért lettek a cégek azóta ilyen buták? Bünger szerint ez valószínűleg az érdeklődés valódi csökkenését tükrözi, talán a szabályozási kihívások miatt. Arra számít, hogy például az étrend-kiegészítők szállításához használt nanotechnológiák először bejutnak az orvosi alkalmazásokba, egy olyan színtérre, ahol az új termékek szigorúbb tesztelésen mennek keresztül.

Ezt támasztják alá a washingtoni Woodrow Wilson Nemzetközi Tudós Központban a Feltörekvő nanotechnológiákról szóló projekt adatai. A nanorészecskéket tartalmazó több mint 1000 kereskedelmi termék leltárában csak öt szerepel az élelmiszer kategóriában.

De David Carlander, a portugál Lisszabonban található Nanotechnológiai Iparok Egyesületének (NIA) érdekképviseleti igazgatója gyanítja, hogy a vállalatok több munkát végezhetnek a nanotechnológia területén, mint amennyit hajlandók beismerni. "Úgy gondolom, hogy több nagyvállalat így jár el, és az általuk végzett" monitorozás "mennyisége a gyakorlatban meglehetősen jelentős lehet" - mondja Carlander.

2010-ben a Lordok Házának tudományos és technológiai bizottsága mélyreható vizsgálatot végzett a nanoélelmiszerekkel kapcsolatban, és jelentése kritizálta az élelmiszeripart a téma titkossága miatt. Tavaly pedig az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete jelentést tett közzé az élelmiszerekről és a nanotechnológiáról, amely hasonló aggályokat vetett fel azzal kapcsolatban, hogy nincs átláthatóság az élelmiszeripar nanotechnológiával végzett tevékenységével kapcsolatban.

Sandy Lawrie, az Egyesült Királyság Élelmezési Szabványügyi Ügynökségének új élelmiszerekért felelős vezetője szerint arra ösztönzik a vállalatokat, hogy jussanak hozzájuk információval arról, amit fejlesztettek, de eddig csak "kevés számú megkeresés érkezett" az új ételeket fejlesztő vállalatoktól nanotechnológia alkalmazásával. A nanoételek ígéreteihez fűzve hozzáteszi: "sok szó esik róla, de nagyon kevés termék mutatható be".

Honnan származik a nanoétel?

Néhány nano-szerkezet természetesen előfordul az élelmiszerben; másokat hozzáadhatnak az élelmiszer-gyártók. De van egy másik módja annak, hogy a nanotechnológia bekerüljön az élelmiszerláncba - az alapoktól kezdve. A dél-karolinai Clemson Egyetemen Jeremy Tzeng ételbiológus nanotechnológiával kezeli azokat a problémákat, amelyeket az antibiotikumok állatokkal történő etetése okozhat. Az antibiotikumok rutinszerű használata takarmányokban tilos Európában, mert a mikrobák egyre jobban ellenállnak ezeknek az alapvető gyógyszereknek. Ez viszont megnehezítheti az emberi fertőzések kezelését.

A Tzeng olyan nanorészecskéket fejleszt, amelyek ezeknek az antibiotikumoknak a helyét csirkékben tölthetik be. A részecskék kötődnek a baktériumokhoz, majd összecsapódnak, átjutva a csirkén más székletanyagokkal együtt. Eddig úgy tűnik, hogy az általa használt polisztirol alapú részecskék nem okoznak szenvedést vagy súlycsökkenést a csirkék számára, de még mindig fontos kérdéseket kell kezelni. "Az a gondunk, hogy a nanoanyag milyen hatással van a környezetre" - mondja Tzeng.

A nanotechnológia nem csak így használható a gazdaságban. "A nanotechnológiákat különféle növényvédő szerek előállítására használják" - mondja Kai Savolainen, a Helsinki Munkaegészségügyi Intézet Nanosafety Kutatóközpontjának igazgatója, és számos előnnyel jár. "Jobban képesek kitartani ott, ahol kéne - a gyökerekhez, levelekhez vagy a gyomhoz" - mondja.

A műtrágyák nanorészecskékben szállíthatók, amelyek hatékonyabban juttatják el az alapvető tápanyagokat. Ha hagyományos műtrágyákat alkalmaznak egy mezőre, akkor a bennük lévő nitrogén több mint fele kimosódik a talajon keresztül, vagy a levegőbe kerül - mondja Maria DeRosa nanotechnológiai kutató a kanadai Ottowa-i Carleton Egyetemről. A növények nem csak a takarmányból hiányolnak, hanem növelik a nitrogénszennyezést is, amely nem kívánt algavirágzást okozhat a vízi utakon. A műtrágyák nanorészecskék formájában történő felhasználásával a növények sokkal könnyebben felszívódhatnak, ami drasztikusan csökkenti azt a mennyiséget, amelyet a gazdálkodóknak a szántóföldekre kell tenniük. Ennek más spin-off előnyei is lehetnek - a világ energiatermelésének nagyjából 1% -át jelenleg műtrágya előállítására használják fel, így a csökkentés csökkentheti a folyamat által okozott üvegházhatásúgáz-kibocsátást.

Titán-dioxid nanorészecskék hozzáadása a műtrágyákhoz segíthet a nem kívánt baktériumok lebontásában, míg más nanorészecskéket használtak a növények növekedését szabályozó vegyi anyagok lassú felszabadítására - tette hozzá DeRosa.

Biztonságos?

A közelmúltig az ipar számára nem volt kötelező a nanoanyagokat tartalmazó termékek címkézése. De ez változik. Fotó: Cultura/Bret Stevens/Getty Images

Európában a géntechnológiával módosított (GM) élelmiszerek megérkezése az 1990-es évekre egy PR-katasztrófát váltott ki, amely gyakorlatilag bezárta az ipart. A Nanotech szószólói kétségbeesik, hogy elkerüljék az azonos kefével való kátrányt.

"A párhuzamok tagadhatatlanok" - mondja Kathy Jo Wetter, aki nanotechnológiai kérdésekkel foglalkozik az ETC Csoporttal, egy olyan kampányszervezettel, amely érdeklődik a technológia egészségre és a környezetre gyakorolt hatása iránt. "A termékeket megfelelő értékelés és gyakorlatilag nyilvános vita nélkül vitték piacra."

De ha akarnának is, az élelmiszeripari vállalatok hatósági jóváhagyás nélkül nem használhatnak okos új nanotechnológiákat termékeikben. "Annak ellenére, hogy korábban aggályok merültek fel azzal kapcsolatban, hogy a nanoanyagok élelmiszerekben való felhasználása lényegében nem volt szabályozva, egyértelmű, hogy az élelmiszerekben a nanotechnológiákat szabályozzák" - mondja Diana Bowman, a Michigan Egyetem kockázat- és közegészségügyi szakértője.

Minden olyan élelmiszerre, amely nanoanyagokat tartalmaz, vagy nanotechnológiával dolgoznak fel, ugyanazok a szabályok vonatkoznak, mint a hagyományos élelmiszerekre. A következő kihívás, amellyel Bowman szerint még nem foglalkoztak, az, hogy megtudja, mennyire hatékonyak a meglévő szabályozási keretek a nanotechnológiákkal kapcsolatos új hatások megvizsgálására. "Ez még mindig nyitott és vitatott kérdés" - mondja Bowman.

A közelmúltig az ipar számára nem volt kötelező a nanoanyagokat tartalmazó termékek címkézése. De ez változik. Az Európai Unió nemrégiben új szabályokat vezetett be a kozmetikumokról és az élelmiszerek címkézéséről - mondja Bowman. 2014 végétől jogi követelmény lesz a nanoanyagokat tartalmazó élelmiszerek egyértelmű címkézése - bár a szabályozás nem terjed ki a gyártási folyamatokra.

Ez jó irányba tett lépés - mondja Kai Savolainen, a Finn Munkaegészségügyi Intézet Nanosafety Kutatóközpontjának igazgatója. Szerinte aggódik amiatt, hogy az élelmiszer-előállítóknak nem kell konkrétan nyilatkozniuk arról, hogy nanotechnológiát alkalmaznak-e. "Úgy érzem, jogom lenne tudni, hogy mit adok a számba" - mondja.

Savolainen azt mondja, hogy bár nem számol a nanotáplálékok jelentősebb kockázataival, további biztonsági vizsgálatokra van szükség, amelyek kifejezetten a nanorészecskék bevitelét vizsgálják. "Több ezer nanobiztonsági vizsgálat létezik, de ezek közül nagyon kevés használható fel kockázatértékelésre" - mondja.

Az európai szabályozók azt is igyekeznek biztosítani, hogy a nanotechnológia ne váljon a következő géntechnológiává. Az új élelmiszerek felügyeletéről szóló jövőbeni szabályozás átdolgozásra kerül a nanotechnológia ellenőrzéseinek és mérlegeinek beépítése érdekében.

Bowman szerint létfontosságú a nanotechnológiák élelmiszerekben való felhasználásának vizsgálata és megvitatása, nem pedig várakozás, amíg a fogyasztók visszahatnak. "Az olyan országok, mint az Egyesült Államok, az Egyesült Királyság, az Európai Unió általánosabban, Ausztrália és Új-Zéland rendkívül proaktívan vizsgálták a nanotechnológiával kapcsolatos szabályozási kereteik hatékonyságát" - mondja.

Egyetért vagy nem ért egyet ezzel a cikkel? Mondja el véleményét, és alakítsa ki a nanotechnológiáról szóló vitát az alábbi megjegyzések részben.