Нанотехнологии в продуктах питания — это благо или опасность?

Различные отрасли деятельности человека давно ищут возможности использовать нанотехнологии, поэтому пищевая промышленность не исключение. Развитие нанотехнологий в пищевой промышленности происходит намного быстрее, чем в случае разработки лекарственных препаратов и фармацевтических компонентов для их производства. Но подробно об использовании этих инноваций, фирмы производители почему-то не заявляют на рекламных вывесках. Давайте разбираться, что и как происходит в этой отрасли.

Эффективная доставка биоактивных веществ, биоразделение белков и наноинкапсуляция нутрицевтиков — это лишь некоторые из новых решений, появляющихся в технологиях пищевой промышленности и сельского хозяйства. Дальнейшие достижения пищевой и сельскохозяйственной биотехнологии также основаны на нанопокрытиях и их использовании в производстве упаковки.

Промышленники, ученые и исследователи удовлетворяют потребности этих сегментов с помощью нанотехнологических решений. Они исследуют влияние нанотехнологий на пищевую ценность, эффективную доставку питательных веществ, продление срока хранения и соответствующие механические свойства.

Наноматериалы

Наноматериалы обладают различными химическими и физическими свойствами (включая размер, распределение по размерам, отношение поверхности к объему, форму, химический состав и уровень агрегации), которые не характерны для более крупных материалов.

Поэтому неудивительно, что методы нанотехнологий все чаще используются в различных отраслях, таких как косметическая промышленность, медицина, пищевая промышленность, промышленность строительных материалов и т. д.

Зачем необходимо применение нанотехнологии в отношении пищевых продуктов?

Пищевая нанотехнология способствует изменению функций питания и сокращению количества химических веществ и патогенов в пище. Нанотехнологии произвели революцию в подходе ученых к пищевой инженерии (от производства до обработки), хранению пищевых продуктов и созданию новых материалов и продуктов, а также к поиску новых приложений для продуктов. Нанотехнологии в пищевом секторе включают:

• инкапсуляцию и адресную доставку частиц;
• улучшение вкуса и аромата продуктов;
• использование антибактериальных наночастиц;
• продление срока годности продуктов;
• обнаружение загрязнения и улучшение хранения пищевых продуктов.

Компания Aquanova разработала систему наноносителей, известную как «Novasol», с использованием мицелл нанометров (30 нм размером), которые используются для инкапсулирования активных веществ, таких как витамины C и E, а также жирные кислоты. Системы наноносителей могут повысить стабильность, эффективность и биодоступность этих соединений. Aquanova в сотрудничестве с Zyme предлагает нанокапсулы омега-3 размером 30-40 нм — в 4000 раз меньше, чем у других продуктов на рынке.

Существует две категории продуктов NovaSolare: полезные для здоровья соединения, такие как: витамин E (DL-альфа-токоферилацетат), кофермент Q10 и жирные кислоты омега-3, а также витамины A, D, D3, K и натуральные красители, такие как: Apo-8, каротин, куркумин, хлорофиллы, экстракт паприки и лютеин.

NovaSolare также может доставлять гидрофобные вещества, которые ускоряют всасывание пищи, включая всасывание активных веществ. Aquanova улучшает термическую и pH-стабильность стандартных усилителей и инкапсулированных активных веществ. Компания NutraLease работает над повышением биодоступности таких соединений, как: лютеин, ликопин, каротин, витамины A, D3 и E, коэнзим Q10, фитостерины и изофлавоны, присутствующие в различных типах продуктов питания и напитков.

Наноэмульсия, разработанная NutraLease, защищает ароматизаторы от факторов обработки пищевых продуктов и продлевает срок хранения напитков. Одной из особенностей наноэмульсий является защита ароматизаторов от разложения, вызванного неблагоприятными ферментативными реакциями, окислительно-восстановительными реакциями, температурой и гидролизом. Термодинамически они также более стабильны при различных значениях pH.

Повышение пищевой ценности продуктов

Чтобы увеличить абсорбцию различных активных веществ (таких как витамины и каротиноиды), ароматизаторы, пробиотики, противомикробные препараты, антиоксиданты, пептиды и белки, омега-жирные кислоты, красители и консерванты транспортируются соответствующими системами доставки (с наноструктурами). Обработка пищевых продуктов негативно влияет на активные вещества и снижает их биодоступность.

Чтобы предотвратить это, эти активные вещества могут подвергаться процессам наноинкапсуляции и наноэмульсии. Для их покрытия используются неорганические соединения, такие как диоксид кремния, оксид магния и оксид титана (IV) в форме наноструктуры.

Наноструктуры разработаны для использования во многих пищевых продуктах, при этом происходят следующие процессы:

• защита нутрицевтиков от разложения в процессе производства, хранения и распределения пищевых продуктов, увеличивая при этом срок их хранения;
• достижение лучших сенсорных свойств пищи и, таким образом, разработка продуктов с новыми свойствами, такими как новый вкус и текстура, улучшенный аромат, новый цвет;
• улучшение питательных качеств функциональных пищевых ингредиентов, которые плохо растворимы в воде (например, жирорастворимых витаминов), за счет увеличения их биодоступности;
• защита от повреждений, вызванных кислородом и водой. Наноструктуры действуют как барьер, увеличивая срок хранения продуктов питания;
• разработка новых пищевых продуктов с низким содержанием жиров и углеводов и, следовательно, низкокалорийных продуктов (например, майонез, спреды, мороженое);
• разработка новых систем контролируемой доставки для различных типов пищевых ингредиентов.

Наноинкапсуляция активных веществ обеспечивает контролируемое высвобождение веществ в желаемом месте желудочно-кишечного тракта и увеличивает продолжительность их действия. Лиофильные ингредиенты, такие как фитостерины, антиоксиданты или каротиноиды, могут быть легко растворены в воде с помощью нанотехнологий.

Различные соединения, такие как фитостерины, ликопин и каротин, интегрированы в наноносители и используются в производстве здоровой пищи, главным образом для предотвращения накопления холестерина в организме.