În viitorul apropiat, un hamburger care scade colesterolul nu va fi imposibil. Nanostiința, definită de unii ca restructurarea alimentelor la nivel atomic sau molecular, care vizează obținerea nanoingredienților cu proprietăți mai bune, este o realitate în care atât inițiativa guvernamentală, cât și cea privată investesc în cercetare și dezvoltare.

vedea materialul

Fără a fi necesar să se refere la ordinea lor de importanță, este posibil să se definească cel puțin două funcții de bază ale unui aliment:

Din punct de vedere hedonic, funcția alimentelor este de a satisface așteptările legate de atributele sale senzoriale prin percepția aromelor, aromelor, culorilor și texturilor sale, completate cu aportul adecvat care permite satisfacerea poftei de mâncare generate de consumul de produs energetic atât al activității fizice cât și mentale.

În timp ce din punct de vedere fiziologic, funcția principală este de a furniza în calitate și cantitate macro și micro-nutrienții necesari pentru a satisface cerințele nutriționale care într-o dietă echilibrată vor fi - parțial - responsabile pentru sănătatea și bunăstarea indivizi.

În acest sens, există din ce în ce mai multe dovezi științifice care susțin ipoteza că anumite alimente, precum și unele dintre componentele lor au efecte fizice și psihologice benefice, grație contribuției nutrienților de bază, care este completată de faptul că astăzi în ziua, știința nutriției de la definiția clasică, a modului de a evita deficiențele de micronutrienți și de a menține o suficiență macro-nutritivă adecvată, a evoluat către conceptele de nutriție „pozitivă” sau „optimă”.

Pe măsură ce știința nutriției evoluează de la „nutriție adecvată” la „nutriție optimă”, cercetătorii și tehnologii s-au concentrat mai mult pe identificarea constituenților biologic activi în alimentele care oferă potențialul de a îmbunătăți condițiile fizice și mentale, precum și reducerea riscului de contractarea bolilor.

S-a constatat că multe produse alimentare tradiționale, precum fructe, legume, soia, cereale integrale și lapte conțin componente care pot fi benefice sănătății, la care se adaugă dezvoltarea de noi alimente care adaugă sau extind aceste componente benefice datorită sănătății lor beneficii și efecte psihologice convenabile.

Toate acestea în cadrul unui grup de alimente care a ajuns să fie numit „funcțional” și care este consumat ca parte a unei diete normale furnizează substanțe nutritive specifice, care, în multe cazuri, acționează la nivelul căilor metabolice de bază ale corpului uman.

Acest lucru face în special necesar ca, adăugate la proprietățile lor „funcționale”, acești nutrienți specifici să aibă atribute de stabilitate fizico-chimică și biodisponibilitate astfel încât să asigure absorbția lor, în timp ce sunt încă biologic activi în punctul în care trebuie să participe la reacții metabolice corespunzătoare.

Din această cerință, este posibil să observăm sinergia existentă între alimentele funcționale și nanotehnologia, ceea ce dă naștere conceptului inovator de „nanofooduri funcționale sau interactive”.

Particularitățile nanotehnologiei

Din faptul că fizicianul Richard Feyman, în timpul unei conferințe a American Physical Sociaty organizată în 1959, se referă la începutul unei ere în care atomii și moleculele individuale ar putea fi utilizate pentru a crea structuri complexe la scară foarte mică, conceptul a „Nanotehnologiei” apare.

Astăzi, nanotehnologia se caracterizează prin dezvoltarea de noi produse și procese care utilizează materie a cărei dimensiune variază de la aproximativ 0,1 la 100 nanometri. Deoarece un nanometru (nm) este o milionime de milimetru, este cu adevărat „știința minusculului”. Pentru a ne face o idee în termeni comparativi, diametrul unui atom este de aproximativ o zecime de nanometru, o moleculă de apă are un diametru de aproape 0,3 nm, o moleculă de ADN are o lățime de aproximativ 2,5 nm, iar grosimea unui păr uman este aproximativ 80 mii nm.

Nanotehnologia exploatează faptul că, la nano-scară, proprietățile unui material pot diferi substanțial de cele pe care același material le posedă la o scară mai mare. De exemplu, cremele de protecție solară care utilizează emulsii cu oxid de titan (TiO2) care în condiții normale sunt de culoare alb opac cu funcții de blocare a radiațiilor ultraviolete, dar care la scară nanometrică sunt transparente, păstrându-și în același timp proprietățile de blocare.

Printre alte aplicații, în farmacopee au fost dezvoltate produse prin nanoîncapsulare, care constă în includerea de ingrediente active precum vitamine și/sau enzime, în nanocapsule biodegradabile care își eliberează conținutul la contactul cu anumite celule sau sucuri/secreții organice.

În domenii precum agricultura, nano-cizele sau pesticidele inteligente au fost deja dezvoltate și aprobate pentru utilizarea lor intensivă, care utilizează un sistem de eliberare controlată de o nanocapsulă polimerică modificată pentru a dobândi proprietăți de adeziune selectivă pe părțile organismelor vegetale care trebuie protejat. În acest fel, nanocapsulele rămân inerte până când sunt ingerate de insecte prădătoare și o dată în sistemul lor digestiv, datorită sucurilor tractului digestiv, eliberează substanța activă în corpul insectei.

În același mod în care a revoluționat lumea medicinei și agriculturii, nanotehnologia a început deja să fie încorporată ca o tehnologie emergentă în lumea alimentelor, dezvoltând conceptul a ceea ce a fost numit „nano-alimente”.

Nanotehnologia aplicată proiectării alimentelor

Microscopul electronic și, mai recent, dezvoltarea unor instrumente precum microscopii cu sondă, au oferit oportunități fără precedent de a înțelege structura eterogenă a alimentelor la sub-nivelurile structurii lor moleculare. Acest lucru a oferit noi soluții la problemele care anterior nu se rezolvau în știința și tehnologia alimentelor, oferind noi abordări ale selecției raționale a materiilor prime sau tratării acestor materiale pentru a îmbunătăți calitatea produselor alimentare.

Această abilitate de a utiliza nanoștiința pentru a îmbunătăți calitatea materialelor prin înțelegerea și rafinarea structurilor lor la nano-scară este un exemplu de formă de nanotehnologie care a fost numită nanotehnologie incrementală. În timp ce, atunci când reducerea dimensiunii structurilor este însoțită de modificări ale proprietăților care oferă soluții radical noi la nivelul inovației și dezvoltării de noi oportunități de piață, acestea sunt considerate exemple ale a ceea ce s-a numit nanotehnologie evolutivă.

Impactul potențial al nanotehnologiei aplicate proiectării alimentelor nu este străin de guvernele principalelor țări dezvoltate, care au crescut substanțial investițiile în cercetare și dezvoltare în domeniul nano-alimentelor până în acest deceniu. A se vedea materialul suplimentar

La aceleași niveluri de investiții în cercetare și dezvoltare de către organizațiile lor guvernamentale, se află țări precum Japonia și principalii membri ai comunităților precum Uniunea Europeană, inclusiv Anglia și Germania. A se vedea materialul suplimentar

În zilele noastre, aplicarea acestei noi tehnologii ar facilita dezvoltarea potențială a produselor cu niveluri regulate de grăsime cuprinse între 25,0% și 35,0%, reproiectându-le cu conținut mai mic de 1,0% și menținându-și textura și caracteristicile de gust la nivelul de acceptare a produsului obișnuit. produs.

Ar fi fezabil să se pregătească hamburgeri care ar putea reduce colesterolul sau să le modifice în funcție de gustul sau cerințele nutriționale ale consumatorului, în plus față de ambalarea lor în pachete care, datorită compoziției lor „inteligente”, detectează și inactivează microorganismele deteriorate care ar putea avea a contaminat produsul, evitând efectele acestora sau alertând despre prezența lor în acesta.

Din aceasta, unii definesc această tehnologie ca restructurarea alimentelor la nivel atomic sau molecular, generând nanoparticule de ingrediente active și componente, cu scopul de a îmbunătăți siguranța alimentară și de a optimiza proprietățile nutriționale, pe lângă îmbunătățirea aspectelor organoleptice caracteristice.

În prezent, cele mai importante companii producătoare de alimente din lume au stabilit la nivelurile orizontului I și II, platforme de inovație legate de dezvoltarea proceselor și obținerea de noi ingrediente pentru a se aplica la proiectarea și elaborarea nano-alimentelor funcționale.

Câteva exemple ale acestor modele și aplicațiile lor sunt: ​​A se vedea materialul complementar

Nanoingredienții utilizați în aceste aplicații includ nanoparticule de fier sau zinc, nanocapsule care conțin coenzima Q10 sau Omega 3 și nanoaditivi stabilizatori. De asemenea, are nanoparticule de carotenoizi solubili în apă cu îmbunătățirea biodisponibilității sale în sucurile de fructe aseptice și licopeni sintetici aprobați ca GRAS.

În prezent, se estimează că există o ofertă de nano-alimente pe piața internațională aproape de 600 de produse și aproximativ 400 până la 500 de aplicații diferite ale nanotehnologiei în ambalaje. Este posibil să găsiți aplicații ale conceptului de nano-alimente funcționale în produsele fabricate din ulei de canola, produse de panificație, aditivi și suplimente alimentare, margarine și sucuri ambalate.

De exemplu, în Israel, a fost dezvoltat un ulei de canola care conține nano-picături (micele) cu vitamine, minerale și fitochimicale ca antioxidanți. Un alt exemplu poate fi văzut în Australia, unde o companie de panificație a proiectat nanocapsule care conțin ulei de pește cu un conținut ridicat de Omega 3, care este încorporat în produsele lor în așa fel încât atunci când sunt ingerate să nu fie eliberat până când produsul nu este eliberat. ajunge la stomac eliminând percepția negativă a aromelor caracteristice uleiurilor de pește în timpul consumului de pâine.

Nanoparticulele cu includerea de antioxidanți, sunt elaborate prin procesul de încapsulare și adăugate la diferite produse, evitându-se astfel inactivarea lor la nivelul stomacului și prima secțiune a tractului gastrointestinal, cu care sunt încorporate în fluxul sanguin până la concentrații mai mari decât 70%, crescând astfel eficiența funcției sale la nivel celular.

Orientarea nanotehnologiei în industrie

Având în vedere că conceptul de nanotehnologie se extinde rapid, în special în țările cu dezvoltare tehnologică ridicată, este de așteptat ca într-o perioadă foarte scurtă de timp procesatorii de nano-alimente funcționale să prezinte pe piață o ofertă importantă de produse noi și ambalaje concepute pe baza acestei tehnologii.

În principiu, accentul dezvoltărilor vizează obținerea nanoingredienților cu proprietăți mai bune în ceea ce privește absorbția și biodisponibilitatea, care includ vitamine, minerale, acizi grași esențiali și alți nutrienți și nutraceutice, decât în ​​lumina existenței aporturilor recomandate zilnic, ar însemna posibilitatea optimizării conținutului său în compoziția nano-alimentelor în care sunt prezente.

Acest lucru înseamnă că aceiași producători și comercianți se confruntă cu o serie de provocări care sunt cheia succesului sau eșecului în dezvoltarea și introducerea pe piață a acestor produse inovatoare și care includ factori legați de:

• Tehnologie
• Regulament
• Comunicare

Din punct de vedere tehnologic, gestionarea și gestionarea cunoștințelor astfel încât acestea să fie disponibile la momentul potrivit pentru luarea deciziilor, precum și capacitatea de a ajunge pe piață în timp util sunt elemente care sunt prezente din momentul analizei fezabilitatea unor noi proiecte care includ proiectarea de nano-alimente, precum cele menționate în paragrafele anterioare.

Având în vedere că proteinele din alimente sunt deseori structuri globulare între 1 și 10 nm și că majoritatea polizaharidelor și lipidelor sunt structuri liniare de ordinul nanometrilor, este posibil să ne gândim la sute de aplicații posibile ale nanotehnologiei alimentare.

Înțelegerea naturii nanostructurilor din alimente va permite o mai bună selecție a materiilor prime și o calitate superioară a alimentelor prin transformare. Tehnici precum microscopia electronică și noile microscopii cu sondă, precum microscopia cu forță atomică (AFM), au început să dezvăluie natura acestor structuri, ceea ce va permite selectarea rațională, modificarea și transformarea acestora ca ingrediente funcționale mai eficiente.

Trecerea la aspecte legate de reglementarea alimentelor, evoluția în domeniul alimentelor către conceptul de „nutriție optimă” și perspectiva crescândă a utilizării produselor nanotehnologice în acest domeniu generează mari dezbateri.

De aceea, fără îndoială, capacității tehnice a companiilor de producție și marketing, precum și a grupurilor de cercetare și dezvoltare, trebuie adăugată capacitatea de a încorpora experți în domeniu încă din primele etape ale proiectului. reglementarea în așa fel încât să cunoască cu mult timp în avans cerințele legale corespunzătoare pentru elaborarea și comercializarea de noi produse bazate pe utilizarea nanotehnologiei, precum și pentru a promova participarea experților săi, la forurile de analiză și discuție a standardelor și legislația actuală și viitoare care încorporează în aceste reglementări cu mult timp în avans progresele realizate de știință.

De exemplu, în Marea Britanie, Royal Society și Royal Academy of Engineering au prezentat un raport privind nanotehnologia. Ei au identificat o lipsă de cunoștințe despre bioacumularea și toxicitatea nanoparticulelor. Pe baza acestui fapt, se recomandă prudență în utilizarea nanoelementelor în produse până când sunt disponibile mai multe informații despre siguranța acestora.

Deși autoritățile de reglementare promovează politici pentru a fi prudenți în utilizarea nanotehnologiei, ei anticipează că majoritatea aplicațiilor sale în alimente sunt considerate pentru aprobare sigure și benefice pentru consumator. În general, se sugerează că este necesar să se evalueze noile produse de la caz la caz și să se examineze orice cerințe pentru modificarea reglementărilor. Raționamentul lor este că nu pot interzice un produs nanotehnologic decât dacă există dovezi că produsul este de fapt dăunător sănătății consumatorului.

De aceea, deși nanotehnologia promite multe pentru viitor, este firesc ca, la fel ca în cazul tuturor tehnologiilor incipiente, consumatorii să fie preocupați de posibilele sale riscuri pentru sănătatea umană și mediu.

Studiile efectuate pe piața SUA în 2007 arată că în prezent nivelul de cunoștințe despre nanotehnologie de către consumatori în general este scăzut și, mai precis, aplicarea sa în domeniul nano-alimentelor, aceasta face comunicarea corectă către consumatori cu privire la rolul a alimentelor funcționale sau interactive în alimentație și a beneficiilor asociate consumului lor este o provocare clară.

Este foarte important să se țină seama de faptul că studiile recente efectuate cu consumatorii arată o tendință de creștere a neîncrederii lor, în special în ceea ce privește veridicitatea proprietăților și beneficiilor declarate pe etichetele noilor produse, care din punct de vedere Din punct de vedere al din punct de vedere al pieței, este o variabilă puternică în luarea deciziilor de cumpărare de către potențiali consumatori. A se vedea materialul suplimentar

Opinia consumatorilor tinde să fie vitală pentru aplicarea cu succes a nanotehnologiei în industria alimentară. Luând în considerare lecțiile dezbaterii globale privind utilizarea și aplicarea organismelor modificate genetic, este important ca atât beneficiile, cât și riscurile nanotehnologiei să fie discutate deschis, luând în considerare problema etichetării. În special, utilizarea termenului „nano” sau a termenilor înrudiți ca parte a mărcii unui produs este în prezent o problemă care nu este clar definită. Ar fi util dacă organismele de reglementare a alimentelor să ofere orientări cu privire la modul de utilizare a termenilor corecți și armonizați de la început. De exemplu, atunci când se folosește termenul „nano”, ar trebui să fie important să se definească pe etichetă modul în care nanotehnologia a fost utilizată în dezvoltarea produsului și de ce acest proces îmbunătățește calitatea produsului.

În general, interesul consumatorilor de a afla despre relația dintre dietă și sănătate a crescut considerabil. Astăzi, mai mulți oameni recunosc că un stil de viață sănătos, inclusiv o dietă, poate contribui la reducerea riscului de îmbolnăvire și la menținerea sănătății și a bunăstării. Acest lucru îi face pe consumatori mult mai interesați să înțeleagă și să înțeleagă atât proprietățile produselor finite, cât și ale ingredientelor lor. A se vedea materialul suplimentar

Cu toate acestea, la întrebarea cu privire la riscurile și/sau beneficiile asociate consumului de nano-alimente, nivelul lor de cunoștințe este cu mult sub valorile altor tipuri de alimente, ceea ce oferă, de asemenea, posibilitatea de a-și planifica corect comunicarea.

O abordare inegală a diferitelor organizații guvernamentale în ceea ce privește definirea nano-alimentelor, precum și etichetarea și etichetarea acestora, ar putea fi percepută de consumatori ca o lacună care ar permite introducerea produselor pe piață fără protocoalele și testele corespunzătoare pentru aprobarea lor. Având în vedere ambiguitatea situației în ceea ce privește utilizarea nanoparticulelor alimentare, a ingredientelor sau a aditivilor autorizați în alimente sau materiale aflate în contact cu acestea, autoritățile responsabile de reglementare trebuie să facă recomandări clare cu privire la utilizarea și consumul acestora.

În cele din urmă, este probabil ca majoritatea aspectelor nanotehnologiei incrementale care permit îmbunătățirea calității produsului și alegerea unor ingrediente mai bune să fie percepute ca schimbări progresive în tehnologia standard.

Cu toate acestea, există unele probleme, în special cele legate de utilizarea accidentală sau deliberată a nanoparticulelor în alimente sau materiale în contact cu alimentele, care pot cauza îngrijorarea consumatorului.

Este deosebit de important să se garanteze că consumatorii pot avea instrumentele necesare pentru a însoți procesul decizional în achiziționarea de produse concepute pe baza utilizării nanotehnologiei, având informațiile disponibile în timp și formă pentru a evalua beneficiile și proprietățile declarate în etichete.