TEMES

Menjant nanomaterials: nanotecnologia i alimentació

La nanotecnologia està present, i molt, en la indústria alimentària

Aprofitant que avui 9 d’octubre és el Dia Mundial de la Nanotecnologia o Nanoday, parlarem de com la nanotecnologia està present, i molt, en la indústria alimentària.

Menjant nanomaterials: nanotecnologia i alimentació

El món de la nanotecnologia està present en pràcticament tots els sectors industrials, sent un dels més importants el sector alimentari. Gràcies als nanomaterials podem modificar diferents paràmetres dels aliments, tenir una agricultura millorada o un embalatge intel·ligent. En aquesta entrada farem un breu viatge a la influència de la nanotecnologia en el sector de l'alimentació.

Una aproximació general

Fa molts anys que usem la nanotecnologia en aliments, encara que sense saber-ho. Per exemple, la maionesa és una emulsió de partícules diminutes, on forcem l'oli i l'aigua a barrejar-se (us deixo aquest curiós article que en parla). Tanmateix aquest exemple de la maionesa el podem acabar millorant també amb la nanotecnologia. Així, al Regne Unit han optimitzat les gotes de greix dins de l'emulsió per baixar el seu contingut en greix sense perdre el seu sabor i textura, passant del 70% en greix al 40%, donant lloc a la “nanoiesa”, un nou nanoaliment.

maionesa.jpg
Maionesa analitzada amb un microscopi electrònic de rastreig (SEM, sigles en anglès)

També s'estan desenvolupant grans de sal de grandària nanomètrica, mil vegades inferiors als grans normals. En aquest cas, s'aprofita una de les propietats més característiques del món nano, l'augment de la superfície específica a mesura que disminuïm la grandària de les partícules (recomano aquest vídeo). Així, si es disminueix la grandària de la partícula es necessita menys sal per aportar el mateix o més sabor. Imaginar-vos la implicació que això té per als amants de la sal, sobretot els hipertensos!

La nanotecnologia alimentària és una àrea d'interès emergent i obre tot un univers de noves possibilitats. Per exemple, aporta aliments amb baix contingut de greix mantenint el seu sabor, o permet que els fabricants incloguin més nutrients en aliments als quals els manquen vitamines. D'altra banda, gràcies a les nanopartícules es podrien encapsular suplements vitamínics, que podrien agregar-se a aliments quotidians com el pa. Igualment, ja s’està treballant per tenir suplements, per exemple de ferro, sense efectes secundaris. Aquest exemple concret del ferro és molt interessant per dues raons. La primera perquè existeix una creixent evidència que el cos emmagatzema el ferro en forma de nanopartícules sòlides i insolubles que només es descomponen en àtoms útils després d'haver ingressat a les nostres cèl·lules. La segona, perquè els suplements actuals que contenen ferro en forma soluble poden ser tòxics en dosis molt altes perquè danyen l'intestí.

Aquests són només alguns exemples però n’hi ha molts més, encara que no de forma massiva, sobretot tenint en compte que la indústria alimentària sol ser bastant conservadora.

La nanotecnologia pot oferir interessants perspectives a països del tercer món on el subministrament d'aliments és sovint limitat, la qualitat dels aliments disponibles condueix a deficiències nutricionals i la qualitat de l'aigua potable és un dels principals contribuents a les malalties. En un estudi del Centre Conjunt de Bioètica de la Universitat de Toronto, un grup d'experts internacionals va classificar les deu aplicacions de la nanotecnologia en R + D a tot el món amb major potencial per ajudar els pobres. El número dos en la llista era "millora de la productivitat agrícola", el número tres era "tractament i rehabilitació d'aigua" i el número sis el "processament i emmagatzematge d'aliments".

Un altre interessant camp és en aplicacions potencials en aliments funcionals i nutracèutics mitjançant el lliurament de compostos bioactius i micronutrients. Els nanomaterials permeten una millor encapsulació i eficiència d'alliberament dels ingredients actius dels aliments en comparació amb els agents d'encapsulació tradicionals, i el desenvolupament de nanoemulsions, liposomes, micel·les, complexos de biopolímers i cubosomes han portat a propietats millorades per a la protecció de compostos bioactius, sistemes d'administració controlada, matriu d'aliments, integració i emmascarament de sabors no desitjats.

La nanotecnologia també té el potencial de millorar els processos alimentaris que utilitzen enzims per conferir beneficis nutricionals i per a la salut. Per exemple, sovint s'agreguen enzims als aliments per hidrolitzar els components antinutritius i, per tant, augmentar la biodisponibilitat de nutrients essencials com minerals i vitamines. Per fer que aquests enzims siguin altament actius, duradors i rendibles, els nanomaterials es poden utilitzar per proporcionar sistemes superiors de suport d'enzims gràcies a les seves grans proporcions de superfície a volum en comparació amb els materials de suport de macroescala tradicionals.

On s'utilitza la nanotecnologia en els aliments?

No és fàcil establir una descripció general de les aplicacions de la nanotecnologia alimentària, però aquí tenim una bona aproximació:

Aplicacions

Estat

Aliments processats nanoestructurats o texturizats: menor ús de greixos i emulsionants, millor sabor, etc.

Una sèrie d'ingredients i additius alimentaris nanoestructurats estan en procés de R + D; p. ex. maionesa

Sistemes de nanoportadors per al subministrament de nutrients i suplements en forma de liposomes o substàncies nanoencapsulades a base de biopolímers

Alguns estan disponibles comercialment en alguns països i a internet.

Additius orgànics nanomètrics per a aliments, complements i pinsos

Els materials van des de colors, conservants, aromatitzants, etc., fins a suplements i antimicrobians.

Additius inorgànics nanomètrics per a aliments naturals i pinsos per a animals

Hi ha disponible una gamma d'additius inorgànics (plata, ferro, sílice, diòxid de titani, seleni, platí, calci, magnesi) per a suplements, nutracèutics i aplicacions a aliments i pinsos.

Aplicacions d'envasament d'aliments: polímers plàstics que contenen o estan revestits amb nanomaterials per millorar les propietats mecàniques o funcionals

Aquesta àrea representa la major part del mercat actual i també a curt termini per a aplicacions de nanotecnologia en el sector alimentari, per exemple, polímers plàstics amb nanoargila com a barrera de gas; nanoplata i òxid de nanozinc per a acció antimicrobiana; nitrur de nanotitani per a resistència.

Nanorecobriments en superfícies de contacte amb aliments per a propietats de barrera o antimicrobianes

Es troben disponibles diversos recobriments a base de nanomaterials per a superfícies de preparació d'aliments i per recobrir maquinària de preparació d'aliments.

Nanomaterials funcionalizats en superfície

Els principals usos es troben actualment en l'envasament d'aliments; possibles usos emergents en l'alimentació animal.

Nanosensors per a etiquetatge d'aliments

Etapa de R + D

Agroquímics nanomètrics

Etapa de R + D

Nanotecnologia en agricultura

La nanotecnologia ha mostrat un potencial prometedor per promoure l'agricultura sostenible. Us recomano llegir aquest article que revisa els desenvolupaments recents en les aplicacions de la nanotecnologia en l'agricultura, inclosa la producció i protecció de cultius, amb èmfasi en els nanofertilizants, els nanoplaguicides, els nanobiosensors i les estratègies de remediació nanohabilitades per a sòls contaminats. Els nanomaterials tenen un paper important respecte al destí, la mobilitat i la toxicitat dels contaminants del sòl i són part essencial de diferents estratègies de remediació biòtiques i abiòtiques. L'eficiència i el destí dels nanomaterials estan fortament dictats per les seves propietats i interaccions amb els components del sòl, la qual cosa també s'analitza críticament en aquesta revisió.

Les recerques sobre les aplicacions de remediació i el destí de les nanopartícules en el sòl continuen sent escasses i es limiten principalment a estudis de laboratori. Una vegada ingressats en el sistema del sòl, els nanomaterials poden afectar la qualitat del sòl i el creixement de les plantes, la qual cosa s'analitza en el context dels seus efectes sobre l'alliberament de nutrients en els sòls objectius, la biota del sòl, la matèria orgànica del sòl i les respostes morfològiques i fisiològiques de les plantes.

També s'han discutit els mecanismes implicats en la captació i translocació de nanomaterials dins de les plantes i els mecanismes de defensa associats. S'han identificat futures direccions de recerca per promoure la recerca sobre el desenvolupament sostenible de l'agricultura nanohabilitada.

Ús en embalatges

L'ús de la nanotecnologia en envasos d'aliments ofereix interessants possibilitats. Per exemple, pot reduir la quantitat de plàstic utilitzat, o fer embalatges intel·ligents en incorporar sensors que ens informin de l'estat del menjar que contenen.

La nanotecnologia ja s'està utilitzant per evitar que les cerveses es desgasifiquin. Per exemple, la cervesera SABMiller emmagatzema la seva cervesa en plàstic amb nanopartícules d'argila escatoses, que ocupen molt més espai a les parets de l'ampolla que les molècules de plàstic. Això fa que sigui molt més difícil per al diòxid de carboni escapar de la cervesa o que hi entri oxigen, fet que pot fer malbé el sabor de la cervesa.

Packaging Applications | SpringerLink

També s'estan usant nanopartícules de plata en l'envasament d'aliments com una manera de matar bacteris nocius, gràcies a les seves propietats antimicrobianes.

En el futur, els nanoenvasos intel·ligents podrien canviar de color si detecten una emissió de gasos que pot fer malbé els aliments, la qual cosa permetria als consumidors prendre decisions informades sobre la seguretat del menjar. En aquest sentit, ja s’està investigant l’ús de nanotubs de carboni en els envasos d'aliments com a nanosensors de gasos alliberats quan els aliments es fan malbé, uns nanotubs de carboni que es ruixarien sobre una pel·lícula de plàstic flexible utilitzada en l'envasament d'aliments.

Seguretat en l’ús dels nanomateriales al sector alimentari

Però tot el que fa referència a nanotecnologia i alimentació va acompanyat de la següent pregunta: són segurs els nanomaterials en aquest sector? La resposta ens porta al , perquè el cos humà ja treballa de manera natural amb aliments nano. Així, en el nostre interior, tot el que mengem es trenca en trossos de grandària nanomètrica perquè el cos pugui absorbir els nutrients, donant-nos l’energia i els requeriments necessaris. De totes maneres, en cas de dubte, la UE aporta un reglament específic per a l'ús de nanomaterials en el sector.

A Europa, l'arribada dels aliments genèticament modificats (GM) en la dècada de 1990 va desencadenar una opinió pública molt negativa al respecte, que va afectar irremeiablement el seu ús. El desenvolupament de la nanotecnologia en relació amb l'alimentació ha crescut amb aquesta espasa de Dàmocles al damunt, tot i que ha intentat ser el més transparent possible, a la vegada que les indústries alimentàries a Europa no poden aprovar un producte influenciat per la nanotecnologia sense l'autorització de les autoritats competents i després haver seguit un reglament determinat.

El 2014, la Unió Europea va introduir noves regulacions per a l'etiquetatge de cosmètics i aliments, convertint en un requisit legal etiquetar els productes alimentosos que contenen nanomaterials, tot i que les regulacions no cobreixen els processos de fabricació. La UE, a través de l’Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (EFSA), fa una vigilància exhaustiva de l’ús dels nanomaterials als aliments. L'EFSA avalua els riscos derivats de l'ús dels nanomaterials en els aliments i els pinsos, així com en els materials que entren en contacte amb els aliments. D’aquesta avaluació depenen les condicions d'ús i els requisits d'etiquetatge per als nanomaterials. 

Així, per introduir un nou aliment al mercat (un nou aliment és un aliment que no es consumia en una mesura important a la UE abans del 15 de maig de 1997, quan va entrar en vigor el primer reglament sobre nous aliments) amb nanomaterials, el reglament dona una definició pròpia de «nanomaterial artificial», que també s'utilitza en el reglament sobre la informació alimentària facilitada al consumidor.

Què ens diu el reglament?

  1. Nanomaterials com a additius alimentaris: Estableix una llista d'additius, enzims i aromes alimentàries aprovats. Hem de tenir en compte, que, si es produeixen canvis en el procés de producció o en les matèries primeres d'un additiu alimentari ja aprovat, aquest es considerarà un additiu diferent i haurà de reavaluar-se.
  2. Etiquetatge d'aliments que contenen nanomaterials artificials: Estableix les normes que regulen l'etiquetatge dels ingredients alimentaris i inclou els requisits aplicables als nanomaterials artificials en productes alimentaris. Així, tots els ingredients que siguin nanomaterials artificials han d'indicar-se clarament en la llista d'ingredients. Els noms d'aquests ingredients han d'anar seguits de la paraula nano entre parèntesis.

Nano-Regulation in the EU

  1. Nanomaterials en materials plàstics en contacte amb els aliments: Existeixen disposicions que tenen per objecte garantir que no s'alliberin productes químics nocius en els aliments; per exemple, la legislació general sobre materials en contacte amb els aliments i el Reglament sobre materials i objectes plàstics destinats a entrar en contacte amb aliments. Aquest últim se centra a evitar l'ús de productes químics nocius en aquests materials. Estableix normes sobre la composició dels materials plàstics en contacte amb els aliments i una llista de la Unió de substàncies l'ús de les quals està permès en la fabricació de materials i objectes plàstics en contacte amb els aliments. El Reglament també especifica les restriccions a l'ús d'aquestes substàncies i estableix les normes per determinar si els materials i objectes plàstics compleixen la normativa. En el cas dels materials o objectes multicapa, fins i tot situats a la capa de plàstic que no està en contacte directe amb l'aliment i que està separada d'aquell per una barrera funcional, la norma diu que podrà contenir substàncies en nanoforma únicament si aquestes estan explícitament autoritzades.
  2. Nanomaterials en materials actius i intel·ligents en contacte amb els aliments: El Reglament preveu l'elaboració d'una llista de substàncies permeses en la fabricació de materials actius i intel·ligents.

Els reguladors europeus estan tractant de garantir, així, que la nanotecnologia no es converteixi en la pròxima “fòbia transgènica”, perquè un dels aspectes més importants de l’ús dels nanomaterials en aliments és el de la seguretat.

En resum, hem vist una petita aproximació a la influència de la nanotecnologia en el sector de l'alimentació. El proper 5 de novembre, farem una jornada a la FCRi (organitzada amb l'IN2UB) on parlarem de l'estat de l'art de la nano en alimentació i veurem algun exemple d'aplicació. No dubteu a acompanyar-nos!

Contacta amb Divulcat