 |
| Myslíte si, že lze použít nanovlákna pro výrobu potravin? Připadá vám to jako vtip, futuristický nápad nebo blízká budoucnost? Pokud ano, jakou budou mít nanovlákna v potravinách funkci? Budeme tyto potraviny jíst? |
Tyto a mnoho dalších otázek se nám může honit hlavou, když si spojíme nanovlákna s potravinami. Možná to dnes zní nepředstavitelně, ale nanovlákna budou hrát důležitou roli při výrobě potravin a tento článek vás provede současným stavem, novými možnostmi, ale i současnými legislativními problémy.
SOUČASNÝ STAV
Nanovlákna mohou být teoreticky přímou součástí potraviny, ale také součástí nástrojů nebo technologie pro výrobu potravin, distribuci, nebo kontrolu kvality a bezpečnosti. V současné době se eviduje okolo padesáti vědeckých prací zabývajících se využitím nanovláken v potravinářském průmyslu (úplný seznam těchto článku lze nalézt v sekci Potraviny).
Velice populární je využití nanovláken pro výrobu biosenzorů s velice rychlou reakční dobou, vyšší citlivostí a selektivitou ve srovnání se současnými senzory. Například imobilizací enzymu tyrosinázy na uhlíkovou elektrodu potaženou polyamidovými nanovlákny se zvýšila citlivost na fenolické sloučeniny [Arecchi et al], které se vyskytují v čokoládě nebo červeném víně a jsou známy pro svůj pozitivní vliv na kardiovaskulární systém. Vyšší citlivost tak umožní stanovení aktuální hodnoty fenolických sloučenin při výrobě, nebo po výrobě a tím umožní výrobcům nebo kontrolním úřadům zjistit obsah těchto, v dnešní době, populárních sloučenin s jejich antioxidačními účinky a pozitivním vlivem na kardiovaskulární systém.
Další aplikace v oblasti analýzy potravin může být adsorpce různých sloučenin, které se v potravinách vyskytují ve velice malých množstvích a tím i mimo detekční limity současných analytických metod. Adsorpcí na nanovlákna tak dojde k jejich separaci a zahuštění, které je dostatečné pro jejich kvantitativní analýzu. Příkladem mohou být různá aditiva nebo kontaminanty, jako jsou například ftaláty uvoňující se z plastových obalů [Xu Q et al.]. Nanovlákna zkrátka dokáží odhalit v současné době neodhalitelné množství škodlivých látek.
Adsorpce je možno využít i k separaci těchto látek z vod nebo přímo z potravinářských produktů. Vědci z King Mongutské technologické univerzity v Bankoku využili vysokého povrchu nanováken k ostranění melanoidinů [Dolphen et al.].
Další možnou aplikací je použití nanovláken jako nosiče pro nutriční látky (např.vitaminy), probiotické kultury, antimikrobiální látky, apod. Například tým prof. Albroziho zkoumal využití nanovláken z alginátů (biopolymery získané z řas) jako nosičů a stabilizátorů vitamínu B9 (kyseliny listové). Stabilizace je zásadní pro uchování účinnosti vitamínu během procesu výroby, distribuci a požití.
Další skupina vědeckých prací se zabývá studiem zvlákňování jedlých biopolymerů, které nemají specifické využití. Tyto studie jsou důležité k rozšíření portfolia nanovlákenných materiálů pro jejich možné použití v potravinách. Například prof. Stijnmann a jeho tým se pokoušel zvlákňovat velkou skupinu jedlých polymerů z vodných roztoků za použití techniky elektrostatického zvlákňování.
JE BEZPEČNÉ JÍST NANOVLÁKNA?
Nanovlákna mohou být součástí „nano“ materiálů, které jsou v současné době žhavým celosvětovým tématem z důvodu prokázané schopnosti nanočástic usazovat se ve tkáních a potencionálně způsobovat onemocnění. Hlavním cílem těchto diskuzí je vymezit, které z těchto materiálů jsou rizikové, určit je přesnou definicí a zhodnotit do jaké míry a kde je potřeba regulaci uplatnit.
Je to jakýsi boj mezi obrovským potenciálem přínosů a potenciálním rizikům, která nanovlákna mohou svou aplikací do potravin přinést.
EU je tradičně jedním z nejpřísnějších regulátorů a patrně první region, který začal s regulací těchto materiálů. Ke konci října 2011 tak došlo k dlouho očekávánému schválení doporučení, jak obecně definovat rizikové nanomateriály pro širší legislativní rámec EU, včetně potravin. Konečná definice se výrazně neliší od předchozích návrhů a je posledním dílkem velké legislativní skládačky, která konečně dává jasná pravidla pro aplikaci nanomateriálů a potažmo nanovláken v potravinách. Stávající potravinářská legislativa použití nanomaterálů řeší, ale pouze z pohledu jak regulovat.Nová definice stanovuje co regulovat. Dle článku 2 tohoto schváleného doporučení je nanomateriálem takový materiál který splňuje minimálně jedno z těchto kritérií:
- skládá se z částic s jedním nebo více externími rozměy spadající do rozmezí 1-100 nm (nanometrů) které jsou v distribuci velikosti částic zastoupeny počtem 1% a více
- má vnitřní, nebo povrchovou strukturu v jednom, nebo více rozměrech v rozmezí 1-100 nm
- má velikost měrného povrchu větší než 60 m2/cm3 kromě materiálů obsahující částice menší než 1 nm
- (částicí se rozumí část hmoty s definovanými fyzickými rozměry dle ISO 146446:2007)
Tato definice je již v platnosti, ale počítá se s jednoročním obdobím testování v praxi na jehož základě bude určena její konečná podoba. Jak již bylo zmíněno, stávájící legislativní rámec EU řeší otázku jak regulovat nanomateriály v potravinách a to ve třech oblastech. Jako přídavnou látku, látku pro styk s potravinami a látku v "nových" potravinách.
Například zákon EU pro přídavné látky (1333/2008) zmiňuje, že látky vyrobené zcela zásadním způsobem výroby, vstupním materiálem, nebo změnou velikosti částic, například s pomocí nanotechnologíí, podléhají standardnímu postupu schvalování, jako je tomu u nových přídavných látek. Další, již existující legislativa reguluje použití nanomateriálů, které nejsou součástí potravin, ale přicházejí do styku s nimi. A obdobně je to u „nových potravin“ které jsou regulovány EU předpisem 258/97.
Co z toho tedy plyne pro nanovlákna? Jak již bylo v úvodu řečeno, nanovlákna mohou být i nanomaterály tj. pokud bude jednoduše řečeno průměr jejich vláken pod 100nm, platí pro ně všechna zmíněná pravidla a to i kdyby byla jejich délka i několik cm. Neznamená to že jsou automaticky zakázána, ale bude potřeba prokazovat že nejsou zdravotním rizikem. Naštěstí většina průmyslově vyráběných nanovláken mají průměry vláken vyšších než 100 nm a právě těm jsou díky nové definici dveře do světa inovací otevřeny.
POTENCIÁLNÍ APLIKACE
Jak již bylo zmíněno, nanovlákna mohou být přímou součástí potraviny, součástí nástrojů nebo technologie pro výrobu potravin, distribuci, nebo kontrolu kvality a bezpečnosti. Toto zahrnuje velice široké spektrum možných aplikací a díky vyjasněné legislativě už nic nebrání rychlé aplikaci těchto nápadů do praxe.
Některé studie již popisují zvýšenou citlivost analytických elektrod pro stanovení různých látek, alebylo by například možné sestrojit tento citlivý sensor pro on-line detekci kontaminantů změnou barvy nanovlákenného sensoru přímo v obalu? Dokážete si představit, že by tak bylo možné detekovat zvýšenou mikrobiální aktivitu? Nač bychom poté potřebovali stanovovat minimální trvanlivost nebo data spotřeby? Nebylo by přínosem kupovat dobře skladované potraviny i po době doporučené doby spotřeby. Kolik jídla by se mohlo ušetřit? Nebylo by užitečné, kdyby se potraviny, se kterými se špatně zachází, ani nedostaly na pult a to i vpřípadech kdy by nebyla překročena doporučená doba spotřeby?
Nebo z jiného "soudku". Dokážete si představit továrnu na maso bez jatek? Ano, nanovlákna jsou velice dobrým substrátem pro kultivaci živočišných buněk, jelikož jsou rozměry pórů podobně velké jako extracelulární buněčná síť. Dnes se již nanovlákna používají pro růst tkání pro zdravotní účely, tak proč je nevyužít k produkci masa? Nebylo by krásné vozit do takové továrny zemědělské plodiny místo zvířat, která produkují velké množství skleníkových plynů. I rozvojový svět by mohl mít dostatek plnohodnotných bílkovin a to i v nehostinných částech jako jsou pouště.
Možná, že zní tyto nápady jako daleká budoucnost, ale na vývoj kultivovaného masa vypsala americká vláda odměnu jednoho milionu dolarů a pokusy s kultivací jsou v plném proudu. Víme jak daleko je vzdálená budoucnost?
Napadl vás nějaký jiný nápad? Neváhejte a svěřte se s ním na našem tržišti myšlenek, nebo o něm diskutujte v přidruženém fóru. Pomozte nám změnit život nás všech.
REFERENCE:
- Arecchi A., Scampicchio M., Drusch S., Mannino S.,Nanofibrous membrane based tyrosinase-biosensor for the detection of phenolic compounds, Analytica Chimica Acta, Vol 659, p. 133-136
- Xu Q., Yin X., Wang M., Wang H., Zhang N., Shen Y., XuS., Zhang L., Gu Z., Analysis of phthalate migration from plastic containers to packaged cooking oil and mineral water, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 58, Issue 21, p. 11311-11317
- Dolphen R., Thiravetyan P., Adsorption of melanoidins by chitin nanofibers, Chemical Engineering Journal, Vol.166, Issue 3, p. 890-895
- Alborzi S., Lim L.-T., Kakuda Y., Electrospinning of sodium alginate-pectin ultrafine fibers, Journal of Food Science, Vol. 75, Issue 1, p. c100-c107
- Stijnman A.C., Bodnar I., Hans Tromp R.,Electrospinning of food-grade polysaccharides, Food Hydrocolloids, Vol. 25, Issue 5, p. 1393-1398
- EU Reccommendation on definition of nanomaterials: http://ec.europa.eu/environment/consultations/pdf/recommendation_nano.pdf
Fonte: Nafigate
