O mai mare constientizare a științei nanotehnologiei, inclusiv înțelegerea și exploatarea materialelor la nivel atomic și molecular, ar putea oferi inovatorilor de produse alimentare și de ambalaje un instrument util de a dezvolta cercetarea și inovarea, a declarat profesorul Kathleen Groves, membru al Institutului de Stiinta si Tehnologie Alimentara (IFST), care a elaborat studiul cu titlul ”From formulation to package: Five ways nanotechnology could change the food industry”.

Proprietăți semnificativ diferite

Materialele la scară nanometrică au proprietăți semnificativ diferite, față de cele de la macroscală. Acest lucru înseamnă că nanomaterialele oferă noi beneficii interesante, pentru multe aplicații, inclusiv pentru alimente și, mai ales, pentru ambalajele produselor din carne, produse care sunt deosebit de sensibile și pretențioase.

Însă, în timp ce nanotehnologia este utilizată într-o varietate de industrii diferite, de la electronică la clădiri și produse farmaceutice, există doar un număr mic de aplicații în sectorul alimentar. Atunci când se utilizează în produsele alimentare, aplicarea nanotehnologiei se referă în principal la ingrediente și ambalaje.

Profesorul Groves, care a condus activități de pionierat în utilizarea microscopiei pentru analiza structurii alimentelor și evaluarea calității, consideră că există o posibilitate semnificativ mai mare de a crește utilizarea nanotehnologiei în produsele alimentare.

Ideală pentru ready-meal

”Nanostructurile prezente în alimente sunt deja stabilizatoare comune”, a remarcat ea, care a adăugat: ”Una dintre cele mai citate utilizări este stabilizarea emulsiilor, folosind un emulgator în interfața uleiului și a apei, în spume sau creme, cum ar fi oul în maioneză, faptcare ajută consistent dezvoltarea de produse ready-meal. Uneori acestea sunt un strat proteic sau un emulgator aditiv cu proteine.

Structural, această interfață fină este prezentă la scara nano (mai mică de 100nm), în jurul picăturilor de ulei și menține în mod eficient apa și uleiul separat, evitând punerea în comun a produsului cu marginile ambalajului sau a recipientului. De asemenea, menține picăturile de ulei la dimensiunea potrivită, pentru a da o textura cremoasă, precum și stabilitate și pentru a preveni creșterea microbiană.

Înțelegerea modului în care aceste structuri nano afectează proprietățile senzoriale, permite dezvoltatorului de produse alimentare pe bază de carne să schimbe ingredientele dar să păstreze același gust, textură sau durată de valabilitate. De exemplu, o asemenea apreciere ar putea ajuta profesioniștii în cercetare și dezvoltare să reformuleze alimentele. Trecerea la un emulgator diferit sau chiar scăderea grăsimii, a sării sau a zahărului, pentru a face produse sănătoase, ar putea însemna o schimbare a nanostructurilor care se formează între ingrediente, în timpul procesării. Modificarea dimensiunii sau formei anumitor ingrediente, cum ar fi sarea sau zahărul, poate ajuta la reducerea nivelului acestor produse în timp ce se păstrează gustul”.

Ambalaj, sănătate, și siguranță alimentară

Profesorul Groves a identificat cinci domenii principale în care utilizarea nanotehnologiei ar putea fi benefică pentru producătorii de alimente.

În primul rând, a spus ea, poate ajuta sectorul alimentar să furnizeze formulări și produse care promovează sănătatea. Nanotehnologia poate aduce inovatie în formulări pentru sanatate, cum ar fi utilizarea de fier și calciu ”nano”, ca supliment, care sunt mai usor absorbite decât în formele standard. Alte exemple sunt vitaminele și alți aditivi folositori, cum ar fi probiotice, care trebuie „încapsulate”, supraviețuind procesării sau fiind reduse la dimensiuni foarte mici,  pentru a împiedica ieșirea din compoziție.

Siguranța alimentară ar putea beneficia, de asemenea, de evoluțiile din domeniul nanoștiințelor care sunt deja utilizate în industria construcțiilor, a prezis ea. Nanotehnologia are potențialul de a aduce inovația în siguranța alimentelor, ajutând la dezvoltarea de noi ingrediente antimicrobiene care ar putea fi utilizate în prepararea alimentelor, pentru a acoperi părți ale echipamentelor care intră în contact cu materia primă, pentru a preveni creșterea microbiană.

”Nanotehnologia ar putea sprijini dezvoltarea unor ambalaje active și inteligente, pentru a spori siguranța alimentară și a contribui la combaterea deșeurilor alimentare”, a continuat profesorul Groves. Dezvoltările ulterioare din domeniul siguranței alimentare vizează utilizarea nanotehnologiei pentru ambalarea inteligentă sau activă a alimentelor.

Exemplele active de ambalare includ adăugarea de nanoargile sau particule de siliciu în ambalajele din plastic, pentru a încetini difuzia de oxigen și, prin urmare, pentru a crește durata de valabilitate. Ambalajul inteligent utilizează nanotehnologia pentru a încorpora senzori în materialul de ambalare, care va spune când se deteriorează produsul. Exemple sunt utilizarea de cerneluri inteligente care devin roșii, pentru a avertiza procesatorii, vânzătorii cu amănuntul sau consumatorii că produsul nu ar trebui să fie consumat.

Din nou, concentrându-ne asupra potențialului nanotehnologiei de a face alimentele mai sigure, profesorul Groves a remarcat că această știință are potențialul de a îmbunătăți testarea contaminanților. Nanotehnologia poate ajuta în analiza alimentelor prin dezvoltarea de teste rapide și extrem de sensibile, care sunt capabile să detecteze orice toxine sau agenți patogeni care susțin foarte rapid siguranța alimentară.

Nanotehnologia ar putea fi aplicată și în cazul diferitelor segmente din lanțul de aprovizionare. În agricultură, ar putea contribui la dezvoltarea pesticidelor nanoîncapsulate, care ”sporesc absorbția, permițând, de exemplu, aplicarea unei doze mai mici”. Dar nanotehnologia poate ajuta și în biosecuritate, în special în documentarea și informarea lanțului de aprovizionare, a explicat profesorul Groves, membru al comitetului științific IFST.

Industria de ambalaje, cea mai profitabilă

În timp ce nanoștiința este relativ insuficient utilizată în sectorul alimentar, profesorul Groves a subliniat că există o serie de suprapuneri potențiale cu evoluții în alte domenii, existând posibilități pentru transferul de tehnologie din sectoare precum dezvoltarea medicală și electronică.

”Aceasta va deschide un nou mod de a lucra în cercetare și dezvoltare cu platforme tehnologice intermediare, alăturând oameni de știință din diferite discipline. Domeniile de personalizare și microbiomul intestinului sunt zone de potențială inovație care ar putea beneficia de nanotehnologie”, a estimat ea.

Profesorul Groves se așteaptă ca industria de ambalaje să fie inițial zona cea mai probabilă, pentru dezvoltarea continuă. Știind când mâncarea nu este sigură să fie consumată, această soluție științifică de vârf oferă un avantaj imens pentru consumator și pentru mediu, un factor cheie pentru orice inovație sau tehnologie nouă.

Dar potențialul nanotehnologiei depășește cu mult acest domeniu: ”Dezvoltările în nanotehnologie vor permite controlul precis al funcționalității ingredientelor, fabricarea mai curată a produselor, igienizarea utilajelor și a spațiilor folosind mai puțini detergenți, ambalarea mai inteligentă și interacțiunea consumatorilor cu alimentele lor. Înțelegerea relației dintre alimentație, hrană și sănătate va continua să fie o zonă de interes general, iar nanotehnologia va fi implicată masiv și determinant”, a concluzionat Kathleen Groves.