Що потрібно знати про нанопродукти - Nanomet
Нанотехнології !
Які практичні застосування нанопродуктів ?
Нанотехнологія - це наука про дуже, дуже мале. Вимірювані в мільярдні частки метра, наночастинки мають такий самий масштаб, як віруси, білки та антитіла. Ви можете помістити тисячі наночастинок лише в один із ваших еритроцитів, залишаючи вам достатньо місця.
Маніпулювання продуктами такого масштабу може допомогти у розробці продуктів з низьким вмістом жиру, які все ще мають чудовий смак, або дозволить виробникам упаковувати більше поживних речовин у продукти без вітамінів. Ця технологія не обов'язково повинна насторожувати, оскільки людський організм вже звик переробляти їжу на наномасштабі. Наш кишечник розщеплює те, що ми їмо, на нанорозмірні шматочки, щоб тіло могло засвоювати поживні речовини в кишечнику, наприклад.
Нанотехнології також готові створити кращу упаковку харчових продуктів. Наприклад, це може зменшити кількість використовуваного пластику або зробити тару розумнішою, включаючи датчики, які повідомляють нам, чи всередині їжа все ще свіжа.
Харчова промисловість роками мимоволі використовує нанотехнології. Майонез - це емульсія крихітних частинок, де масло і вода змушені змішуватися, не відокремлюючись. Але в даний час дослідники розробляють методи, які дозволяють точно підібрати ці крихітні крапельки, щоб надати їм специфічний смак або текстуру. Майонез залишається густим і вершковим, оскільки "крапель жиру так багато, що вони ділять воду на кишені", - говорить Кеті Гроувс, мікроскопіст контрактної дослідницької фірми Leatherhead Food Research у Великобританії. Це означає, що це, як правило, 70% жиру - що менше ідеального, якщо ви сидите на дієті.
Одним із способів знизити вміст жиру до менш ніж 40% є додавання більше води та трохи крохмалю, щоб запобігти надто рідкому майонезу. Але цілком смачним підходом є маніпулювання структурою крапель на наномасштабі. Гроувз та його колеги розробляють методи заміни внутрішньої частини крапель жиру водою, створюючи емульсію, яка має однакову структуру, але менше жиру, ніж справжня.
Дослідники також розробляють зерна солі порядку нанометра, приблизно в тисячу разів менше звичайної кухонної солі. Нарізання зерна солі на ці менші частинки збільшує його поверхню в мільйон разів, а це означає, що вашій їжі потрібно набагато менше солі, щоб надати вашим смаковим рецепторам такий самий солоний смак. Це може бути благом для тих, хто стурбований високим кров'яним тиском, намагаючись зменшити споживання солі.
Що стосується упаковки, то нанотехнології вже застосовуються в США, щоб запобігти розправленню пива. Пластикові пляшки для пива, що використовуються пивоваром SABMiller, містять наночастинки глинистої глини, які заповнюють набагато більше простору в боках пляшки, ніж пластичні молекули. Це значно ускладнює витікання ігристого вуглекислого газу з пива - або потрапляння кисню, який може зіпсувати смак пива. У майбутньому розумна наноупаковка може змінити колір, якщо виявить гази, що виділяються через псування, що дозволить споживачам приймати зважені рішення щодо того, що безпечно їсти.
Чому б я їв нанопродукти ?
Різні нанотехнології для харчових продуктів знаходяться в стадії розробки, і на ринок поставлено кілька продуктів. Але експерти стверджують, що традиційно консервативна харчова промисловість навряд чи охопить нанотехнології у великих масштабах, якщо вона не має переконливих переваг для їхнього бізнесу або споживачів.
Одним з основних видів використання може бути забезпечення більшою кількістю вітамінів та мінералів за допомогою продуктів, які ми їмо. Наночастинки можуть інкапсулювати вітамінні добавки, які можна додавати до повсякденних продуктів, таких як хліб.
Необхідні мінерали могли пройти те саме лікування. "Ми прагнемо виготовляти препарати заліза на основі наночастинок, які є безпечними та без побічних ефектів", - говорить Джонатан Пауелл, директор з біомінеральних досліджень Науково-дослідницького центру з питань харчування людини у Кембриджі, Великобританія.
З'являється все більше доказів того, що організм зберігає залізо у вигляді твердих, нерозчинних наночастинок, які розщеплюються на корисні атоми, лише потрапляючи в наші клітини. Добавки, що містять розчинне залізо, можуть бути токсичними у дуже високих дозах, оскільки вони пошкоджують кишечник. Пауелл хоче отримувати залізо безпосередньо в клітинах у їх нерозчинній формі наночастинок - спираючись на природний шлях організму - щоб зробити його більш ефективною добавкою.
Доктор Пауелл також вивчав вплив наночастинок, чужорідних для організму. Наночастинки діоксиду титану зазвичай використовуються в сонцезахисних кремах, де вони видаляють шкідливі ультрафіолетові промені. Пауелл виявив, що якщо наночастинки діоксиду титану потрапляють всередину організму, вони можуть накопичуватися в частинах тонкої кишки, що використовуються нашою імунною системою. Хоча наслідки цього накопичення для здоров'я недостатньо зрозумілі, Пауелл вважає, що виробники повинні уникати використання добавок на основі наночастинок, які не мають однозначних переваг.
Куди потрапляють наночастинки, якщо організм не може їх розщепити ?
Дослідники лише зараз починають відповідати на це питання. Управління з безпеки харчових продуктів Великобританії (FSA) здійснило два проекти, які конкретно вивчають, що відбувається при попаданні наночастинок і результати очікуються в найближчі місяці.
Сенді Лоурі, керівник FSA з питань нових продуктів харчування, сподівається, що дослідження допоможе компаніям, які планують використовувати нанотехнології для перевірки безпеки своєї продукції.
Поза цими дослідженнями існує порівняно мало токсикологічних даних про поглинені наночастинки, хоча це не обов'язково означає, що наночастинки небезпечні, каже Лорі.
Хто виробляє нанопродукти ?
Спробуйте з’ясувати деталі того, що харчові компанії роблять з нанотехнологіями, і ви можете отримати пусту. «Застосування нанотехнологій у харчовій промисловості все ще перебуває на ранніх стадіях, і наскільки нам відомо, харчова промисловість та напої Великобританії в даний час не використовують виготовлені наноматеріали в харчових продуктах, їх переробці або упаковці. Так говорить Федерація їжі та напоїв Великобританії, яка представляє виробників продуктів харчування.
Nestlé каже, що вона уважно стежить за розвитком харчових нанотехнологій, але не проводить жодного власного дослідження. Хайнц дотримується тієї ж позиції, кажучи, що він спостерігає за полем, але не бере участі.
У 2005 році Марк Бюнгер, галузевий аналітик та директор з досліджень компанії Lux Research у Сан-Франциско, штат Каліфорнія, відвідав Всесвітню конференцію харчових технологій та інновацій у Дубліні, Ірландія, що було зовсім іншою історією. У звіті із засідання він написав: «Ми спілкувались з компаніями, починаючи від Unilever і починаючи з Дерево, про застосування нанотехнологій у харчовій промисловості на кожному кроці ланцюжка створення вартості нанотехнологій.
Чому відтоді бізнес став таким боязким? Пан Бюнгер припускає, що це може бути реальним зниженням інтересу, можливо, через проблеми з регулюванням. Він очікує, що нанотехнології, що використовуються для забезпечення дієтичними добавками, наприклад, спочатку вводять медичні програми - область, де нові продукти піддаються більш суворим випробуванням.
Ці цифри підтверджуються цифрами Проекту нанотехнологій, що виникає в Міжнародному центрі науковців імені Вудро Вільсона у Вашингтоні, округ Колумбія. У його переліку понад 1000 комерційних продуктів, що містять наночастинки, лише п’ять належать до категорії продуктів харчування.
Але Девід Карландер, директор з питань адвокації Асоціації нанотехнологічних галузей (NIA), що базується в Лісабоні, Португалія, підозрює, що компанії можуть проводити більше роботи з нанотехнологій, ніж вони готові визнати. Я думаю, що таким чином працює велика кількість компаній, і обсяг "моніторингу", який вони проводять, може бути досить значним на практиці ", - говорить Карландер.
У 2010 році Комітет Палати лордів з науки і технологій провів велике розслідування щодо нанопродуктів, і в його доповіді критикується харчова промисловість за її таємність. А минулого року Продовольча та сільськогосподарська організація ООН випустила звіт про харчові продукти та нанотехнології, який викликав подібні занепокоєння з приводу недостатньої прозорості того, що харчова промисловість робить із цим.
Сенді Лоурі, керівник відділу нових продуктів харчування в Агентстві з харчових стандартів Великобританії, каже, що вони заохочують компанії надавати їм інформацію про те, що вони розробили, але до цього часу було лише "невелика кількість запитів" від компаній, що розробляють нові харчові продукти з використанням нанотехнологій. Незважаючи на всі обіцянки нанопродуктів, він додає, "ми багато про це говоримо, але дуже мало продуктів це доводять".
Звідки беруться нанопродукти ?
Певні наноструктури природно присутні в їжі; інші можуть додавати виробники продуктів харчування. Але є ще один спосіб для нанотехнологій потрапити в харчовий ланцюг - знизу вгору. В університеті Клемсона в Південній Кароліні харчовий біолог Джеремі Ценг використовує нанотехнології для вирішення проблем, які можуть бути спричинені даванням антибіотиків тваринам. Систематичне використання антибіотиків у кормі для тварин заборонено в Європі, оскільки мікроби стають все більш стійкими до цих основних препаратів. Це, в свою чергу, може ускладнити лікування інфекцій людини.
Ценг розробляє наночастинки, які можуть замінити ці антибіотики у курей. Частинки зв’язуються з бактеріями, а потім злипаються, проходячи через курку разом з іншими калами. Поки що частинки на основі пінополістиролу, здається, не спричиняють дистрес або втрату ваги у курей, але все ще є значні проблеми, які слід вирішити. "Що нас турбує, це вплив наноматеріалів на навколишнє середовище", - говорить Ценг.
Це не єдиний спосіб використання нанотехнологій на фермі. «Нанотехнології використовуються для виготовлення різних пестицидів, - говорить Кай Саволайнен, директор Дослідницького центру нанобезпеки Фінського інституту охорони праці в Гельсінкі, що має безліч переваг. "Вони мають кращу здатність триматися там, де їм слід - біля коріння, листя або бур'янів", - говорить він.
Добрива можна доставляти у вигляді наночастинок, які ефективніше доставляють основні поживні речовини. За словами Марії Дерози, дослідниці нанотехнологій з Університету Карлтон в Оттові, Канада, більше половини азоту в звичайних добривах, що вносяться на поле, просочується в грунт або втрачається в повітрі. Посіви не тільки не їдять їжу, але й збільшують забруднення азотом, що може спричинити небажане цвітіння водоростей на водних шляхах. Використання добрив у формі наночастинок може полегшити засвоєння рослинами, що значно зменшить кількість, яку фермери повинні вкладати на свої поля. Це може мати додаткові позитивні наслідки - близько 1% світового виробництва енергії в даний час використовується для виробництва добрив, що зменшить викиди парникових газів, що утворюються в процесі.
Додавання наночастинок діоксиду титану до добрив може сприяти розщепленню небажаних бактерій, тоді як інші наночастинки використовувались для повільного вивільнення хімічних речовин, які регулюють ріст рослин, додає DeRosa.
Це безпечно ?
В Європі прихід генетично модифікованих (ГМО) продуктів харчування в 1990-х роках спричинив катастрофу у зв'язках з громадськістю, яка зупинила галузь. Прихильники нанотехнологій відчайдушно намагаються уникнути задушення тією ж проблемою.
"Паралелі не можна заперечувати", - каже Кеті Джо Веттер, яка працює над питаннями нанотехнологій в ETC Group, організації, яка займається впливом технологій на здоров'я та навколишнє середовище. "Продукція виводилася на ринок без належної оцінки та практично без публічного обговорення".
Але навіть якщо вони цього захотіли, харчовим компаніям заборонено використовувати нові розумні нанотехнології у своїх продуктах без дозволу регуляторів. "Незважаючи на деякі попередні занепокоєння з приводу того, що використання наноматеріалів у їжі було в основному нерегульованим, очевидно, що нанотехнології в харчових продуктах регулюються", - говорить Діана Боуман, спеціаліст з питань ризику та охорони здоров'я в Університеті Канади. Мічиган.
На всі харчові продукти, що містять наноматеріали або які переробляються за допомогою нанотехнологій, застосовуються ті ж норми, що і на звичайні продукти харчування. Наступною проблемою, яку, на думку Боумена, ще не вдалося вирішити, є визначення наскільки ефективні існуючі нормативні рамки при вивченні будь-яких нових наслідків, пов'язаних з нанотехнологіями. "Це все ще відкрите і багато обговорюване питання", - говорить пан Боумен.
Донедавна промисловість не вимагала маркування продуктів, що містять наноматеріали. Але це ось-ось зміниться. Європейський Союз нещодавно запровадив нові правила щодо косметики та маркування харчових продуктів, каже Боумен. З кінця 2014 року стане обов’язковим чітке маркування харчових продуктів, що містять наноматеріали - хоча нормативні акти не охоплюють виробничі процеси.
Це крок у правильному напрямку, говорить Кай Саволайнен, директор Дослідницького центру нанобезпеки при Фінському інституті охорони праці. Він стурбований тим, що наразі виробники продуктів харчування не повинні чітко заявляти, чи використовують вони нанотехнології. "Я думаю, що я повинен мати право знати, що я кладу в рот", - сказав він.
Саволайнен каже, що, хоча він не передбачає жодних серйозних ризиків, пов'язаних з нанопродуктами, необхідні подальші дослідження безпеки, зосереджені саме на поглинанні наночастинок. "Існує тисячі досліджень з нанобезпеки, але дуже мало з них можна використовувати для оцінки ризику", - говорить він.
Європейські регулятори також працюють над тим, щоб нанотехнології не стали наступними ГМ. Наступні норми щодо нагляду за новими продуктами харчування переробляються з урахуванням стримувань та противаг нанотехнологій.
Реклама нанопродуктів
Пан Боуман каже, що зараз важливо вивчати та обговорювати використання нанотехнологій у харчових продуктах, а не чекати реакції споживачів. “Такі країни, як США, Великобританія, Європейський Союз загалом, Австралія та Нова Зеландія надзвичайно ініціативно переглядають ефективність своїх нормативно-правових рамок щодо нанотехнологій, - каже вона.