ПИЩЕВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИ – БУДУЩЕЕ НАЧИНАЕТСЯ СЕГОДНЯ

ПИЩЕВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИ – БУДУЩЕЕ НАЧИНАЕТСЯ СЕГОДНЯ

Хегай Р. Л.

магистрант 1 года обучения, кафедра пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья университета ИТМО, г. Санкт-Петербург

E-mail: hegay-roman@mail.ru

Филимонова Т.А.

E-mail: prosto_tania@inbox.ru

Население земного шара увеличивается быстрым темпом, и, согласно прогнозам ученых, к 2050 году приблизится к отметке в 8.9 миллиардов человек, что приведет к заметному увеличению использования пищевой продукции. Поэтому стоит важная задача повысить урожайность в сельском хозяйстве при изготовлении пищевого сырья.

За счет использования различных наноматериалов для таких задач, как доставка пестицидов для растений, удобрений, стимуляторов роста применение нанотехнологий даст возможность изменить технику обработки земель. Использование нанопорошков в сочетании с антибактериальными элементами гарантирует повышение стойкости к неблагоприятным погодным явлениям и способно оказать огромное воздействие на поднятие урожайности таких продовольственных культур, как зерновые, плодово-ягодные, овощные и картофеля. Представляется возможность применения наносенсоров для мониторинга состояния почвенного покрова, а также использование наночипов для контроля процесса хранения продукции сельского хозяйства [2].

В сфере животноводства нанотехнологии помогают осуществить введение лекарственных компонентов и вакцин для животных. Благодаря использованию нанотехнологий при изготовлении кормов продуктивность животных повышается в 1,5 – 3 раза, а также усиливается сопротивляемость животных к различного рода инфекциям и стрессам. Существенно снизить потребление кормовых добавок позволяет наноразмер частиц в их составе, а также он способен обеспечить полноценное усвоение их животными [4].

Применение нанотехнологий для фильтрации и дезинфекции воды имеет очень важное значение. Благодаря внедрению фильтрационных систем нового поколения, позволяющих разделять загрязняющие компоненты на молекулярном уровне, а также новейшим разработкам биоцидных оболочек и материалов на серебряной основе даст возможность производить сравнительно недорогую децентрализованную систему фильтрации и опреснения воды.

Наиболее перспективным являетcя применение нанотехнологий в технологии производства пищевой продукции при создании новых видов упаковочных материалов для пищевых продуктов. Разработанные полимерные нанокомпозитные материалы обладают рядом улучшенных свойств: легкость, гибкость, износостойкость, стабильность по отношению к повышенной температуре и влажности, имеют особенности барьерных пленок с заданной проницаемостью. Созданы так называемые «активные» нанокомпозиты, содержащие в своем составе наночастицы, обладающие антимикробным и антиокислительным свойствами, а также «умные» нанокомпозиты, в составе которых наносенсоры для контроля качества пищевой продукции. Наноматериалы, содержащиеся в биодеградируемых нанокомпозитах, способствуют процессу биодеградации [1].

Например, уже налажено производство наноразмерных неорганических спецпокрытий для упаковки кондитерских изделий, бисквитов, чипсов, каш быстрого приготовления и др. В своем составе эти покровные материалы содержат наночастицы двуокиси титана, окиси магния и двуокиси кремния. Наносятся они непосредственно на пищевой продукт для получения своего рода барьера, устойчивого к влажности и окислению, позволяют увеличить гарантийный срок хранения и способствуют улучшению вкусовых качеств.

Перспективным является применение нанотехнологий для улучшения биодоступности нутриентов. Благодаря наноструктуированным ингридиентам в виде липосом, мицелл и др. улучшается качество, структура и вкусовые свойства пищи, уменьшается количество жировой массы в продуктах, улучшается биодоступность добавок и нутриентов. Рассматривается также внедрение биологически активных молекул в нанокапли для улучшения процесса всасывания; в качестве носителей биологически активных веществ предлагается использовать сложные по структуре нанокристаллы целлюлозы; в качестве усилителей вкуса и аромата использовать нанокапсулированные элементы; применение нанотрубок в качестве гелеобразователей и загустителей; осуществление ввода стероидов в виде нанокапсул растительного происхождения в пищевые продукты животного происхождения.

В сфере контроля за безопасностью пищевой продукции предлагается использовать иммобилизацию антител на подверженных флуоресценции наночастицах с целью обнаружения контаминантов химической природы и патогенной микрофлоры. Для контроля за температурным режимом хранения и влажностью пищевых продуктов предлагается использовать биодеградирующие наносенсоры. Использование наноматериалов позволит осуществить селективное связывание и элиминацию токсичных компонентов и патогенных микроорганизмов [3].

Согласно полученным результатам научных исследований, нанотехнологии позволят решить проблему неполноценного питания. Применение в продуктах питания наночастиц различных микроэлементов (цинк, железо, витамин А, фолиевая кислота) может помочь в решении проблемы неполноценного питания. Главное, на что стоит обратить внимание – чтобы используемые нанокомпоненты не являлись токсичными для человека и окружающей среды и были максимально доступны для незащищенных социальных слоев населения. В производстве пищевых продуктов содержание жира можно снизить, благодаря добавлению наностуктуированных компонентов.

В современном мире, в связи со снижением энергозатрат у людей в несколько раз, чем мы обязаны сидячему и малоподвижному образу жизни, возникла острая необходимость в изменении рациона питания и перехода на более качественную пищу, которая будет способна обеспечить организм человека полноценным количеством важных микроэлементов, а также поддержать его «в форме». Такую еду, обогащенную качественным минеральным составом, ученые назвали «функциональными продуктами питания».

Одним из важнейших направлений современных научных разработок является снижение количества жира в наностекстурированных продуктах питания, таких как мороженое, майонез и др. По мнению разработчиков, такие пищевые продукты по виду и вкусовым качествам не будут иметь отличий от “жирной” продукции. Благодаря тому, что в процессе производства не задействуются нерастворимые вещества, отрицательное воздействие на здоровье человека можно считать минимальным. К позиции внедрения на рынок ближе всего подходит майонез, состав которого представляет собой эмульсию с нанокаплями воды внутри [5].

Другое, не уступающее по важности направление – это нанокапсулы, содержащие питательные элементы и органические, либо неорганические нанодобавки, позволяющие изменить цветовые, ароматические свойства, удалить неприятные запахи и даже защитить от микробов.

Разработанную наноупаковку уже сейчас внедряют на рынок. Используются различные варианты. Представлены полимерные материалы, в составе которых преобладают наночастицы; нанопокрытия, нанесенные на внутреннюю сторону упаковки; наноматериалы “второго поколения” с поверхностью, имеющей много полезных функциональных свойств. Наноупаковка благодаря выше перечисленным качествам способна обеспечить защиту от вредоносных микробов, ультрафиолетовго излучения, предотвращает проникновение определенных газов, запахов и влаги. Слоистая структура в толще пленки, образованная нанокомпозитами, затрудняет прохождение различных газов, а именно кислорода и водорода. Благодаря этому теперь в процессе транспортировки и при хранении качество продуктов не будет ухудшаться. Однако необходимо провести соответствующие исследования по этому поводу – возникает проблема, не будут ли частицы из наноупаковки проникать в пищевой продукт.

Авторы всего мира в своих работах подчеркивают, что для успешного, а главное безопасного внедрения всех современных технологий в пищевую промышленность необходимо совместное открытое обсуждение данного вопроса учеными, производственными деятелями и рядовыми потребителями. Несомненно, также необходимо внимание и контроль со стороны правительства. Должна быть абсолютная уверенность в том, что продукция будет полностью соответствовать всем стандартам безопасности и удовлетворять потребителей в плане полезности, а не только приносить прибыль.

Список литературы:

1. Витязь, П. А.Основы нанотехнологий и наноматериалов : [учеб. пособие для техн. ун-тов] / П. А. Витязь, Н. А. Свидунович. - Минск : Вышэйшая школа, 2010. – 301 с.

2. Ратнер, М. Нанотехнология : простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology : a gentle introduction to the next big idea / Марк Ратнер, Даниэль Ратнер ; [пер. с англ. и ред. А. В. Назаренко]. - М. [и др.] : Вильямс, 2007. - 234 с.

3. Уильямс, Л. Нанотехнологии = Nanotechnology : путеводитель / Л. Уильямс, У. Адамс ; [пер. с англ. Ю. Г. Гордиенко]. - М. : Эксмо, 2010. – 363 с.

4. Федоренко, В. Ф. Нанотехнологии и наноматериалы в агропомышленном комплексе : науч. аналит. обзор / В. Ф. Федоренко ; М-во сельск. хоз-ва РФ, ФГНУ "Росинформагротех". - М. : ФГНУ "Росинформагротех", 2007. – 92 с.

5. Фостер, Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности / Л. Фостер ; пер. с англ. А. Хачояна. - М. : Техносфера, 2008. - 349 с.