В близко бъдеще хамбургерът, който понижава холестерола, няма да бъде невъзможен. Нанонауката, определена от някои като преструктуриране на храната на атомно или молекулярно ниво, насочена към получаване на наносъставки с по-добри свойства, е реалност, в която както правителството, така и частната инициатива инвестират в научноизследователска и развойна дейност.

Вижте допълнителен

Без непременно да се налага да се позовавате на техния ред на важност, възможно е да се дефинират поне две основни функции на храната:

От хедонична гледна точка функцията на храната е да задоволи очакванията, свързани със нейните сензорни атрибути, чрез възприемането на нейните вкусове, аромати, цветове и текстури, допълнени с подходящ прием, който позволява да задоволи апетита, генериран от консумацията на енергиен продукт както от физическа, така и от умствена дейност.

Докато от физиологична гледна точка основната функция е да осигури в качество и количество необходимите макро- и микро-хранителни вещества, за да отговорят на хранителните изисквания, които при балансирана диета ще бъдат - отчасти - отговорни за здравето и благосъстоянието на физически лица.

В този смисъл има все повече научни доказателства, които подкрепят хипотезата, че някои храни, както и някои от техните компоненти имат благоприятни физически и психологически ефекти, благодарение на приноса на основните хранителни вещества, което се допълва от факта, че днес в ден, науката за храненето от класическата дефиниция за това как да се избегнат недостига на микроелементи и да се поддържа адекватна макро-хранителна достатъчност, се е развила към концепциите за „положително“ или „оптимално“ хранене.

Тъй като науката за храненето еволюира от „правилно хранене“ към „оптимално хранене“, изследователите и технолозите се насочиха към по-голямо внимание върху идентифицирането на биологично активни съставки в храните, които предлагат потенциал за подобряване на физическото и психическо състояние, както и намаляване на риска заразяване с болести.

Установено е, че много традиционни хранителни продукти като плодове, зеленчуци, соя, пълнозърнести храни и мляко съдържат компоненти, които могат да бъдат полезни за здравето, към което се добавя развитието на нови храни, които добавят или разширяват тези полезни компоненти поради тяхното здраве ползи и удобни психологически ефекти.

Всичко това в група храни, които започнаха да се наричат ​​„функционални“ и които се консумират като част от нормалната диета, осигуряват специфични хранителни вещества, които в много случаи действат на нивото на основните метаболитни пътища на човешкото тяло.

Това прави особено необходимо, че в допълнение към техните „функционални“ свойства, тези специфични хранителни вещества трябва да имат атрибути на физико-химична стабилност и бионаличност, така че да осигуряват тяхното усвояване, като същевременно са все още биологично активни в точката, в която трябва да участват в съответните метаболитни реакции.

Именно от това изискване, където тогава е възможно да се наблюдава съществуващото взаимодействие между функционални храни и нанотехнологии, което ражда иновативната концепция за "функционални или интерактивни нанохрани".

Нанотехнологични особености

Именно от факта, че физикът Ричард Фейман, по време на конференция на Американската физическа общност, проведена през 1959 г., се отнася до началото на ерата, в която отделни атоми и молекули могат да бъдат използвани за създаване на сложни структури в много малък мащаб, концепцията на "Нанотехнологии" възниква.

Днес нанотехнологиите се характеризират с разработването на нови продукти и процеси, които използват материя, чийто размер варира от приблизително 0,1 до 100 нанометра. Тъй като нанометърът (nm) е една милионна от милиметъра, това наистина е „науката за мъничките“. За да ни даде представа в сравнително изражение, диаметърът на атома е приблизително една десета от нанометъра, молекулата на водата има диаметър почти 0,3 nm, молекулата на ДНК е широка около 2,5 nm, а дебелината на човешки косъм е около 80 хиляди нм.

Нанотехнологиите използват факта, че в наномащаба свойствата на даден материал могат да се различават значително от тези, които същият материал притежава в по-голям мащаб. Например слънцезащитни продукти, които използват емулсии с титанов оксид (TiO2), които при нормални условия са с непрозрачен бял цвят с блокиращи ултравиолетовите лъчи функции, но които в наномащабите са прозрачни, като същевременно запазват своите блокиращи свойства.

Наред с други приложения, във фармакопеята продуктите са разработени чрез нанокапсулиране, което се състои от включване на активни съставки като витамини и/или ензими в биоразградими нанокапсули, които освобождават съдържанието си при контакт с определени клетки или органични сокове/секрети.

В области като селското стопанство вече са разработени и одобрени за интензивно използване наноциди или интелигентни пестициди, които използват система с контролирано освобождаване от модифицирана полимерна нанокапсула, за да придобият селективни адхезионни свойства върху частите на растителните организми, които трябва да бъдат защитен. По този начин нанокапсулите остават инертни, докато не бъдат погълнати от хищни насекоми и след като попаднат в храносмилателната си система, поради соковете на храносмилателния тракт, те освобождават активното вещество в тялото на насекомото.

По същия начин, по който революционизира света на медицината и селското стопанство, нанотехнологиите вече започнаха да се включват като нововъзникваща технология в света на храните, развивайки концепцията за това, което се нарича „нано-храни“.

Нанотехнологиите, приложени към дизайна на храните

Електронният микроскоп и напоследък разработването на инструменти като сондови микроскопи предоставят безпрецедентни възможности за разбиране на хетерогенната структура на храните на поднивата на тяхната молекулярна структура. Това даде нови решения на неразрешими досега проблеми в науката и технологиите за храните, като предлага нови подходи за рационален подбор на суровини или обработка на тези материали за подобряване на качеството на хранителните продукти.

Тази способност да се използва нанонаука за подобряване на качеството на материалите чрез разбиране и усъвършенстване на техните структури в наномащаба е пример за форма на нанотехнология, която е наречена инкрементална нанотехнология. Докато, когато намаляването на размера на структурите е придружено от промени в свойствата, които предоставят коренно нови решения на ниво иновации и развитие на нови пазарни възможности, те се считат за примери за това, което се нарича еволюционна нанотехнология.

Потенциалното въздействие на нанотехнологиите, приложени върху дизайна на храните, не е чуждо на правителствата на основните развити страни, които досега през това десетилетие са увеличили значително инвестициите в научноизследователска и развойна дейност в областта на нанохрани. Вижте допълнителен материал

На същите нива на инвестиции в научноизследователска и развойна дейност от техните правителствени организации са страни като Япония и основните членове на общности като Европейския съюз, включително Англия и Германия. Вижте допълнителен материал

В днешно време приложението на тази нова технология би улеснило потенциалното развитие на продукти с редовни нива на мазнини между 25,0% и 35,0%, като ги преработи със съдържание под 1,0% и запази характеристиките на тяхната текстура и вкус на нивото на приемане на редовните продукт.

Би било възможно да се направят хамбургери, които биха могли да намалят холестерола или да ги модифицират според вкуса или хранителните изисквания на потребителя, в допълнение към опаковането им в опаковки, които поради своя „интелигентен“ състав откриват и инактивират влошаващите се микроорганизми, които може да имат замърси продукта, избягвайки неговите ефекти или предупреждавайки за тяхното присъствие в него.

От това някои определят тази технология като преструктуриране на храните на атомно или молекулярно ниво, генериране на наночастици от активни съставки и компоненти, с цел подобряване на безопасността на храните и оптимизиране на хранителните свойства, в допълнение към подобряване на характерните органолептични аспекти.

Понастоящем най-важните компании за производство на храни в света са създали в хоризонт I и II иновационни платформи, свързани с развитието на процесите и получаването на нови съставки, които да се прилагат при проектирането и разработването на функционални нано храни.

Някои примери за тези дизайни и техните приложения са: Вижте допълнителен материал

Наноингредиентите, използвани в тези приложения, включват наночастици желязо или цинк, нанокапсули, съдържащи коензим Q10 или Омега 3, и стабилизиращи нанодобавки. Той също така има наночастици каротеноиди, разтворими във вода с подобряване на неговата бионаличност в асептични плодови сокове и синтетични ликопени, одобрени като GRAS.

В момента се изчислява, че на международния пазар се предлагат нано храни близо 600 продукта и около 400 до 500 различни приложения на нанотехнологиите в опаковките. Приложенията на концепцията за функционални нано храни могат да бъдат намерени в продукти, направени от рапично масло, хлебни изделия, хранителни добавки и добавки, маргарини и пакетирани сокове.

Например в Израел е разработено масло от рапица, което съдържа нанокапки (мицели) с витамини, минерали и фитохимикали като антиоксиданти. Друг пример може да се види в Австралия, където хлебопекарна е проектирала нанокапсули, които съдържат рибено масло с високо съдържание на Омега 3, което е включено в техните продукти по такъв начин, че при поглъщането му да не се освобождава, докато продуктът не бъде освободен.достига до стомаха, премахвайки негативното възприемане на характерните вкусове на рибеното масло по време на консумацията на хляб.

Наночастиците с включване на антиоксиданти се изработват чрез процес на капсулиране и се добавят към различни продукти, като по този начин се избягва тяхното инактивиране на нивото на стомаха и първата част на стомашно-чревния тракт, с които те се включват в кръвния поток до в концентрации по-високи от 70%, като по този начин увеличава ефективността на своята функция на клетъчно ниво.

Нанотехнологична ориентация в индустрията

Като се има предвид, че концепцията за нанотехнологиите се разширява бързо, особено в страни с високо технологично развитие, може да се очаква, че след много кратък период от време преработвателите на функционални нано-храни ще представят на пазара важна оферта от нови продукти и опаковки, проектирани въз основа на тази технология.

По принцип фокусът на разработките е насочен към получаване на наносъставки с по-добри свойства по отношение на абсорбцията и бионаличността, които включват витамини, минерали, есенциални мастни киселини и други хранителни вещества и хранителни вещества, отколкото в светлината на съществуването на препоръчителни дневни дози, би означавало възможност за оптимизиране на съдържанието му в състава на нано-храните, в които те присъстват.

Това означава, че същите тези производители и търговци са изправени пред поредица от предизвикателства, които са ключови за успеха или неуспеха при разработването и въвеждането на пазара на тези иновативни продукти и които включват фактори, свързани с:

• Технология
• Регламент
• Комуникация

От технологична гледна точка управлението и боравенето със знанието, така че то да е на разположение в точния момент за вземане на решения, както и способността да се достигне до пазара своевременно са елементи, които присъстват от момента на анализиране на осъществимост на нови проекти, които включват проектирането на нано храни като тези, споменати в предишните параграфи.

Като се има предвид, че протеините в храните често са кълбовидни структури с размер между 1 и 10 nm и че повечето полизахариди и липиди са линейни структури от порядъка на нанометри, възможно е да се мисли за стотици възможни приложения на хранителната нанотехнология.

Разбирането на природата на наноструктурите в храните ще позволи по-добър избор на суровини и по-високо качество на храната чрез трансформация. Техники като електронна микроскопия и нови сондови микроскопи, като атомно-силова микроскопия (AFM), започнаха да разкриват естеството на тези структури, което ще позволи рационален подбор, модификация и трансформация на тях като по-ефективни функционални съставки.

Преминавайки към аспектите, свързани с регулирането на храните, еволюцията в областта на храните към концепцията за „оптимално хранене“ и нарастващата перспектива за използването на нанотехнологични продукти в тази област поражда големи дебати.

Ето защо, без съмнение, към техническия капацитет на производствените и маркетинговите компании, както и този на изследователските и развойни групи, трябва да се добави възможността за включване на експерти в областта от ранните етапи на проекта. регулиране по такъв начин, че да се познават предварително съответните законови изисквания за разработването и комерсиализацията на нови продукти, базирани на използването на нанотехнологии, както и насърчаване на участието на нейните експерти във форумите за анализ и обсъждане на текущите бъдещо законодателство, включващо в тези регламенти значително напредъка на науката.

Например във Великобритания Кралското общество и Кралската инженерна академия представиха доклад за нанотехнологиите. Те установиха липса на знания за биоакумулирането и токсичността на наночастиците. Въз основа на това се препоръчва предпазливост при използването на наноелементи в продуктите, докато не се получи повече информация за тяхната безопасност.

Въпреки че регулаторните органи насърчават политиките да бъдат предпазливи при използването на нанотехнологии, те очакват, че повечето от приложенията им в храните се считат за одобрение като безопасни и полезни за потребителя. Като цяло се препоръчва, че е необходимо да се оценяват нови продукти за всеки отделен случай и да се изследват всички изисквания за изменение на регламентите. Техните разсъждения са, че те не могат да забранят нанотехнологичен продукт, освен ако няма някои доказателства, че продуктът действително е вреден за здравето на потребителя.

Ето защо, въпреки че нанотехнологиите обещават много за бъдещето, естествено е, че както в случая с всички стартиращи технологии, потребителите са загрижени за възможните рискове за човешкото здраве и околната среда.

Проучванията, проведени на пазара на Съединените щати през 2007 г., показват, че понастоящем нивото на познания за нанотехнологиите от потребителите като цяло е ниско и по-конкретно приложението му в областта на нано храни, това прави правилната комуникация към потребителите относно ролята на функционалните или интерактивните храни в храненето и ползите, свързани с тяхната консумация, е очевидно предизвикателство.

Много е важно да се вземе предвид фактът, че последните проучвания с потребители показват нарастваща тенденция в тяхното недоверие, особено по отношение на достоверността на свойствата и ползите, декларирани върху етикетите на новите продукти, които от гледна точка от с оглед на пазара, това е силна променлива при вземането на решение за покупка от потенциалните потребители. Вижте допълнителен материал

Мнението на потребителите е жизненоважно за успешното прилагане на нанотехнологиите в хранителната индустрия. Като се вземат предвид уроците от глобалния дебат за използването и прилагането на генетично модифицирани организми, важно е както ползите, така и рисковете от нанотехнологиите да бъдат обсъдени открито, като се разглежда въпросът за етикетирането. По-специално, използването на термина „нано“ или свързани термини като част от продуктова марка в момента е проблем, който не е ясно дефиниран. Би било полезно, ако регулаторните органи по храните предоставят насоки как да се използват правилните и хармонизирани термини от самото начало. Например, когато се използва терминът „нано“, трябва да е важно на етикета да се дефинира как нанотехнологията е използвана при разработването на продукта и защо този процес подобрява качеството на продукта.

Като цяло интересът на потребителите към изучаване на връзката между диетата и здравето се е увеличил значително. Днес хората все повече осъзнават, че воденето на здравословен начин на живот, включително диета, може да помогне за намаляване на риска от болести и заболявания и за поддържане на здравето и благосъстоянието. Това прави потребителите много по-заинтересовани от разбирането и разбирането на свойствата както на готовите продукти, така и на техните съставки. Вижте допълнителен материал

Въпреки това, когато ни попитат за рисковете и/или ползите, свързани с консумацията на нано храни, нивото им на знания е доста под стойностите на другите видове храни, което също дава възможност за правилно планиране на комуникацията им.

Неравен подход от страна на различни правителствени организации по отношение на дефиницията на нано храни, както и тяхното етикетиране и етикетиране, би могъл да се възприеме от потребителите като вратичка, която би позволила продуктите да бъдат пуснати на пазара без подходящи протоколи и тестове за тяхното одобрение. Предвид неяснотата на ситуацията по отношение на употребата на хранителни наночастици, съставки или разрешени добавки в храни или материали, които са в контакт с тях, органите, отговорни за регулирането, трябва да дадат ясни препоръки относно тяхната употреба и консумация.

И накрая, вероятно е, че повечето аспекти на постепенната нанотехнология, които позволяват подобряване на качеството на продукта и избора на по-добри съставки, се възприемат като прогресивни промени в стандартната технология.

Съществуват обаче някои проблеми, особено тези, свързани с случайната или умишлена употреба на наночастици в храни или материали в контакт с храни, които могат да предизвикат безпокойство на потребителите.

Особено важно е да се гарантира, че потребителите могат да разполагат с необходимите инструменти, които да придружават процеса на вземане на решения при закупуването на продукти, проектирани въз основа на използването на нанотехнологии, като разполагат с информация навреме и във форма за оценка на ползите и свойствата, декларирани в техните етикети.