Was Sie über Nano-Food wissen müssen
Was sind die praktischen Anwendungen von Nano-Foods?
Nanotechnologie ist die Wissenschaft vom sehr, sehr Kleinen. Gemessen in Milliardstel Metern sind Nanopartikel ähnlich groß wie Viren, Proteine und Antikörper. Sie könnten Tausende von Nanopartikeln in nur eine Ihrer roten Blutkörperchen einbauen und so viel Platz lassen.
Die Manipulation von Lebensmitteln in diesem Maßstab könnte dazu beitragen, fettarme Lebensmittel zu entwickeln, die immer noch gut schmecken, oder es den Herstellern ermöglichen, mehr Nährstoffe in ansonsten vitaminfreie Lebensmittel zu packen. Diese Technologie sollte nicht unbedingt alarmierend sein, da der menschliche Körper bereits an den Umgang mit nanoskaligen Lebensmitteln gewöhnt ist. Unsere Eingeweide zerlegen das, was wir essen, in nanogroße Stücke, damit der Körper beispielsweise Nährstoffe im Darm aufnehmen kann.
Nanotechnologie ist auch bereit, bessere Lebensmittelverpackungen zu schaffen. Es könnte zum Beispiel die Menge an Kunststoff reduzieren oder Behälter intelligenter machen, indem Sensoren eingebaut werden, die uns sagen, ob die Lebensmittel im Inneren noch frisch sind.
Die Lebensmittelindustrie setzt seit Jahren unwissentlich Nanotechnologie ein. Mayonnaise ist eine Emulsion aus winzigen Partikeln, bei der Öl und Wasser gezwungen sind, sich zu vermischen, ohne sich zu trennen. Aber Forscher entwickeln jetzt Techniken, mit denen diese winzigen Tröpfchen genau zugeschnitten werden können, um ihnen spezifische Geschmäcker oder Texturen zu verleihen. Mayonnaise bleibt dick und cremig, weil „es so viele Fetttröpfchen gibt, dass sie das Wasser in Taschen teilen“, sagt Kathy Groves, Mikroskopistin beim britischen Auftragsforschungsunternehmen Leatherhead Food Research. Das heißt, es ist in der Regel 70% Fett – weit davon entfernt, ideal, wenn Sie auf Diät sind.
Eine Möglichkeit, den Fettgehalt unter 40% zu reduzieren, besteht darin, mehr Wasser und etwas Stärke hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass die Mayonnaise nicht zu flüssig wird. Ein insgesamt schmackhafterer Ansatz besteht jedoch darin, die Struktur der Tröpfchen im Nanobereich zu manipulieren. Groves und ihre Kollegen entwickeln Techniken, um die Innenseiten der Fetttröpfchen durch Wasser zu ersetzen, wodurch eine Emulsion entsteht, die die gleiche Textur hat, aber weniger Fett als die reale Sache.
Forscher entwickeln auch nanometergroße Salzkörner, etwa tausendmal kleiner als normales Speisesalz. Das Aufteilen eines Salzkorns in diese kleineren Partikel vergrößert seine Oberfläche um das Millionenfache, was bedeutet, dass Ihr Essen weitaus weniger Salz benötigt, um Ihren Geschmacksknospen den gleichen herzhaften Kick zu verleihen. Das könnte ein Segen für diejenigen sein, die, besorgt über Bluthochdruck, versuchen, ihre Salzaufnahme zu reduzieren.
Was die Verpackung betrifft, wird Nanotech bereits in den USA eingesetzt, um zu verhindern, dass Biere flach werden. Plastikbierflaschen, die vom Brauer SABMiller verwendet werden, enthalten schuppige Nanopartikel aus Ton, die in den Flaschenwänden viel mehr Platz einnehmen als Moleküle aus Kunststoff. Das macht es für kohlensäurehaltiges Kohlendioxid viel schwieriger, aus dem Bier zu entweichen – oder für Sauerstoff, der den Geschmack des Bieres verderben kann. In Zukunft könnten intelligente Nanoverpackungen in der Lage sein, ihre Farbe zu ändern, wenn sie die Gase erkennen, die durch das Verderben von Lebensmitteln abgegeben werden, und es den Verbrauchern ermöglichen, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, was sicher zu essen ist.
Warum sollte ich Nano-Food essen?
Eine Vielzahl von Nanotechnologie in Lebensmitteln verwendet werden, ist in der Entwicklung, und ein paar Produkte auf den Markt gekommen. Aber Experten sagen, dass die traditionell konservative Lebensmittelindustrie Nanotechnologie wahrscheinlich nicht in großem Maßstab einführen wird, es sei denn, sie hat überzeugende Vorteile für ihr Geschäft oder ihre Kunden.
Eine der Hauptanwendungen könnte darin bestehen, mehr Vitamine und Mineralien durch die Nahrung zu liefern, die wir essen. Nanopartikel könnten Vitaminpräparate einkapseln, die zu alltäglichen Lebensmitteln wie Brot hinzugefügt werden könnten.
Essentielle Mineralien könnten die gleiche Behandlung erhalten. „Wir arbeiten daran, nanobasierte Eisenpräparate herzustellen, die sicher und nebenwirkungsfrei sind“, sagt Jonathan Powell, Leiter der Biomineralforschung am Human Nutrition Research Centre des Medical Research Council in Cambridge, Großbritannien.
Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass der Körper Eisen als feste, unlösliche Nanopartikel speichert, die erst dann in nützliche Atome zerlegt werden, wenn sie in unsere Zellen gelangen. Ergänzungen, die Eisen in löslicher Form enthalten, können in sehr hohen Dosen toxisch sein, da sie den Darm schädigen. Powell möchte Eisen in ihrer unlöslichen Nanopartikelform direkt in die Zellen schleichen – Huckepack auf dem natürlichen Weg des Körpers –, um eine effektivere Ergänzung herzustellen.
Powell hat auch die gesundheitlichen Auswirkungen von körperfremden Nanopartikeln untersucht. Nanopartikel aus Titandioxid werden üblicherweise in Sonnencremes verwendet, wo sie schädliche ultraviolette Strahlen abschirmen. Powell hat herausgefunden, dass Titandioxid-Nanopartikel, wenn sie in den Körper gelangen, sich in Teilen des Dünndarms ansammeln können, die von unserem Immunsystem genutzt werden. Obwohl die gesundheitlichen Auswirkungen dieser Anhäufung nicht verstanden werden, ist Powell der Ansicht, dass Hersteller die Verwendung von Nanopartikeladditiven vermeiden sollten, die keinen klaren Nutzen haben.
Wo landen Nanopartikel, wenn der Körper sie nicht abbauen kann?
Forscher fangen gerade erst an, sich mit dieser Frage zu befassen. Die britische Behörde für Lebensmittelsicherheit (FSA) hat zwei Projekte durchgeführt, in denen speziell untersucht wird, was passiert, wenn Nanopartikel aufgenommen werden, und deren Ergebnisse in den nächsten Monaten vorliegen.
Sandy Lawrie, Leiter der Abteilung für neuartige Lebensmittel bei der FSA, hofft, dass die Forschung Unternehmen helfen wird, die Nanotechnologie einzusetzen, um die Sicherheit ihrer Produkte zu testen.
Abgesehen von diesen Studien gibt es relativ wenig toxikologische Daten über aufgenommene Nanopartikel, obwohl das nicht unbedingt bedeutet, dass die Nanopartikel gefährlich sind, sagt Lawrie.
Wer stellt Nano-Lebensmittel her?
Versuchen Sie herauszufinden, was Lebensmittelunternehmen mit Nanotechnologie machen, und Sie werden wahrscheinlich eine Lücke schließen. „Die Anwendung von Nanotechnologien in der Lebensmittelindustrie befindet sich in einem frühen Stadium, und nach unserem besten Wissen verwendet die britische Lebensmittel- und Getränkeindustrie derzeit keine technischen Nanomaterialien in Lebensmitteln, deren Verarbeitung oder Verpackung.“ So sagt die britische Food and Drink Federation, die Lebensmittelhersteller vertritt.
Nestlé gibt an, die Entwicklungen in der Lebensmittel-Nanotechnologie im Auge zu behalten, aber keine eigene Forschung zu betreiben. Heinz nimmt die gleiche Linie und sagt, dass es das Feld überwacht, aber nicht aktiv teilnimmt.
Es war eine ganz andere Geschichte im Jahr 2005, als der Branchenanalyst Mark Bünger, Forschungsdirektor bei Lux Research in San Francisco, Kalifornien, an der World Food Technology and Innovation Conference in Dublin, Irland, teilnahm. In einem Bericht von der Sitzung, schrieb er: „Wir sprachen mit den Firmen, die von Unilever zu Startup Derevo über die Anwendungen der Nanotechnologie in der Lebensmittelindustrie an jedem Stadium der nanotech Wertschöpfungskette reichen.“
Warum sind Unternehmen seitdem so zurückhaltend geworden? Bünger schlägt vor, dass dies einen echten Rückgang des Interesses widerspiegeln könnte, möglicherweise aufgrund regulatorischer Herausforderungen. Er erwartet, dass die Nanotechnologien, die zum Beispiel zur Lieferung von Nahrungsergänzungsmitteln verwendet werden, zunächst ihren Weg in medizinische Anwendungen finden werden, in denen neue Produkte strengeren Tests unterzogen werden.
Dies wird durch Zahlen aus dem Projekt zu aufstrebenden Nanotechnologien am Woodrow Wilson International Center for Scholars in Washington, DC, untermauert. In seinem Bestand von mehr als 1.000 kommerziellen Produkten, die Nanopartikel enthalten, sind nur fünf in der Kategorie Lebensmittel aufgeführt.
Aber David Carlander, Direktor der Interessenvertretung für die Nanotechnology Industries Association (NIA), mit Sitz in Lissabon, Portugal, vermutet, dass Unternehmen möglicherweise mehr Arbeit an der Nanotechnologie leisten, als sie zugeben wollen. „Ich denke, so handeln mehrere große Unternehmen, und die Menge an“Überwachung“, die sie durchführen, kann in der Praxis ziemlich beträchtlich sein“, sagt Carlander.
Im Jahr 2010 führte das House of Lords Committee on science and Technology eine eingehende Untersuchung von Nano-Food durch, und sein Bericht kritisierte die Lebensmittelindustrie für ihre Geheimhaltung zu diesem Thema. Und im vergangenen Jahr veröffentlichte die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen einen Bericht über Lebensmittel und Nanotechnologie, in dem ähnliche Bedenken hinsichtlich mangelnder Transparenz darüber geäußert wurden, was die Lebensmittelindustrie mit Nanotechnologie anstellt.
Sandy Lawrie, Leiter von Novel Foods bei der britischen Food Standards Agency, sagt, dass sie Unternehmen ermutigen, mit Informationen über das, was sie entwickelt haben, zu ihnen zu kommen, aber bisher gab es nur eine „kleine Anzahl von Anfragen“ von Unternehmen, die neue Lebensmittel mit Nanotechnologie entwickeln. Bei allem Versprechen von Nano-Lebensmitteln fügt er hinzu: „Es wird viel darüber geredet, aber nur sehr wenige Produkte, die dafür gezeigt werden können“.
Woher kommt Nano-Food?
Einige Nanostrukturen kommen natürlicherweise in Lebensmitteln vor; andere können von Lebensmittelherstellern hinzugefügt werden. Aber es gibt einen anderen Weg, wie Nanotechnologie in die Nahrungskette gelangen kann – von Grund auf. An der Clemson University in South Carolina setzt der Lebensmittelbiologe Jeremy Tzeng Nanotechnologie ein, um die Probleme anzugehen, die durch die Fütterung von Tieren mit Antibiotika verursacht werden können. Der routinemäßige Einsatz von Antibiotika in Futtermitteln ist in Europa verboten, da Mikroben zunehmend resistent gegen diese lebenswichtigen Medikamente werden. Dies kann wiederum die Behandlung menschlicher Infektionen erschweren.
Tzeng entwickelt Nanopartikel, die diese Antibiotika bei Hühnern ersetzen könnten. Die Partikel binden an Bakterien und verklumpen dann zusammen, wobei sie zusammen mit anderen Fäkalien durch das Huhn gelangen. Bisher scheinen die von ihm verwendeten Partikel auf Polystyrolbasis den Hühnern keinen Stress oder Gewichtsverlust zu verursachen, aber es gibt immer noch wichtige Probleme, die angegangen werden müssen. „Unsere Sorge ist, welche Auswirkungen das Nanomaterial auf die Umwelt hat“, sagt Tzeng.
Das ist nicht die einzige Art und Weise, wie Nanotechnologie auf dem Bauernhof eingesetzt werden könnte. „Nanotechnologien werden verwendet, um verschiedene Pestizide herzustellen“, sagt Kai Savolainen, Direktor des Nanosicherheitsforschungszentrums am Finnischen Institut für Arbeitsmedizin in Helsinki, und bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. „Sie haben eine bessere Fähigkeit, dort zu bleiben, wo sie sollen – an Wurzeln oder Blättern oder an Unkraut“, sagt er.
Düngemittel können in Nanopartikeln geliefert werden, die die essentiellen Nährstoffe effizienter liefern. Wenn herkömmliche Düngemittel auf ein Feld ausgebracht werden, laugt mehr als die Hälfte des Stickstoffs, den sie enthalten, durch den Boden weg oder geht in die Luft verloren, sagt Nanotechnologieforscherin Maria DeRosa von der Carleton University in Ottowa, Kanada. Nicht nur, dass die Pflanzen ihr Futter verpassen, dies erhöht auch die Stickstoffverschmutzung, die unerwünschte Algenblüten in Wasserstraßen verursachen kann. Die Verwendung von Düngemitteln in Form von Nanopartikeln könnte die Aufnahme von Pflanzen erheblich erleichtern und die Menge, die Landwirte auf ihre Felder geben müssen, drastisch reduzieren. Dies könnte andere Nebeneffekte haben – etwa 1% der weltweiten Energieerzeugung wird derzeit zur Herstellung von Düngemitteln verwendet, so dass die Reduzierung der Treibhausgasemissionen, die durch den Prozess entstehen, reduziert werden könnte.
Die Zugabe von Nanopartikeln aus Titandioxid zu Düngemitteln könnte dazu beitragen, unerwünschte Bakterien abzubauen, während andere Nanopartikel verwendet wurden, um chemische Verbindungen, die das Pflanzenwachstum regulieren, langsam freizusetzen, fügt DeRosa hinzu.
Ist es sicher?
In Europa löste die Einführung gentechnisch veränderter (GV) Lebensmittel in den 1990er Jahren eine PR-Katastrophe aus, die die Branche effektiv geschlossen hat. Befürworter der Nanotechnologie wollen unbedingt vermeiden, mit derselben Bürste geteert zu werden.
„Die Parallelen sind unbestreitbar,“ sagt Kathy Jo Wetter, die an Nanotech-Ausgaben mit der usw.-Gruppe arbeitet, eine Kampagnenorganisation, die an den Auswirkungen der Technologie auf Gesundheit und die Umwelt interessiert ist. „Produkte wurden ohne angemessene Bewertung und praktisch keine öffentliche Diskussion auf den Markt gebracht.“
Aber selbst wenn sie wollten, dürfen Lebensmittelunternehmen ohne behördliche Genehmigung keine cleveren neuen Nanotechnologien in ihren Produkten einsetzen. „Trotz einiger früherer Bedenken, dass die Verwendung von Nanomaterialien in Lebensmitteln im Wesentlichen unreguliert war, ist klar, dass Nanotechnologien in Lebensmitteln reguliert sind“, sagt Diana Bowman, Expertin für Risiko und öffentliche Gesundheit an der University of Michigan.
Alle Lebensmittel, die Nanomaterialien enthalten oder mit Nanotechnologie verarbeitet werden, fallen unter die gleichen Vorschriften wie herkömmliche Lebensmittel. Die folgende Herausforderung, die Bowman sagt, ist noch nicht adressiert worden, ist, herauszufinden, wie wirkungsvoll vorhandene regelnde Rahmenbedingungen für das Betrachten irgendwelcher neuen Effekte sind, die mit Nanotechnologien verbunden sind. „Dies ist immer noch eine offene und stark diskutierte Frage“, sagt Bowman.
Bis vor kurzem war die Industrie nicht verpflichtet, Produkte mit Nanomaterialien zu kennzeichnen. Aber das ändert sich. Die Europäische Union hat kürzlich neue Vorschriften für die Kennzeichnung von Kosmetika und Lebensmitteln eingeführt, sagt Bowman. Ab Ende 2014 ist es gesetzlich vorgeschrieben, Lebensmittel, die Nanomaterialien enthalten, eindeutig zu kennzeichnen – obwohl die Vorschriften nicht für Herstellungsprozesse gelten.
Es ist ein Schritt in die richtige Richtung, sagt Kai Savolainen, Direktor des Nanosicherheitsforschungszentrums am finnischen Institut für Arbeitsmedizin. Er sagt, er sei besorgt, dass Lebensmittelproduzenten derzeit nicht konkret erklären müssen, ob sie Nanotechnologie einsetzen. „Ich denke, ich sollte das Recht haben zu wissen, was ich in meinen Mund nehme“, sagt er.
Savolainen sagt, dass er zwar keine größeren Risiken von Nanofoods erwartet, aber mehr Sicherheitsstudien, die sich speziell mit der Einnahme von Nanopartikeln befassen, erforderlich sind. „Es gibt Tausende von Nanosicherheitsstudien, aber nur sehr wenige von ihnen können für die Risikobewertung verwendet werden“, sagt er.
Die europäischen Regulierungsbehörden versuchen auch sicherzustellen, dass die Nanotechnologie nicht zum nächsten GM wird. Die bevorstehenden Vorschriften zur Überwachung neuartiger Lebensmittel werden neu geschrieben, um Kontrollen und Abwägungen für die Nanotechnologie einzubeziehen.
Bowman sagt, dass es wichtig ist, den Einsatz von Nanotechnologien in Lebensmitteln jetzt zu untersuchen und zu diskutieren, anstatt zu warten, bis es eine Gegenreaktion der Verbraucher gibt. „Länder wie die USA, Großbritannien, die Europäische Union im Allgemeinen, Australien und Neuseeland waren äußerst proaktiv bei der Prüfung der Wirksamkeit ihrer Regulierungsrahmen für den Umgang mit Nanotechnologien“, sagt sie.
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