Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија by Aleksandra Jakimovska

Универзитет “ Св. Климент Охридски ” Технолошко - технички факултет Велес Втор циклус на студии – програма: Управување со квалитет и безбедност на храна

Семинарска работа: Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија со осврт на нејзиното прифаќање од страна на потрошувачите

Предмет: Материјали во контакт со храна

Предметен професор:

Студент

Вонр.проф.д-р.Анка Трајковска Петкоска

Александра Јакимовска ин.бр.40 aleksandra.jakimovska97@gmail.com

Кичево,2016

Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија со осврт на нејзиното прифаќање од страна на потрошувачите Александра Анаќиоска

Абстракт Нанотехнологијата е една од најновите технологии кој нашла голема примена во разни индустриски гранки,вклучувајќи ја и прехрамбената индустрија.Нанотехнологијата има големо влијание во сите сегменти на прехрамбената индустрија, од тоа како храната е произведена,па се до тоа како е амбалажирана, односно од нива до трпеза. Во овој труд се прикажани аспектите на примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија, законските рамки и мислењето на потрошувачите за нејзината примена. Клучни зборови: храна,нанотехнологија,наноматеријали,мислење на потрошувачи

Abstract Nanotechnology is one of the newest technologies that found its application in various fi elds, including food and beverage industry. It has an important impact on many aspects of food science, from the field of production to the field of packaging. This paper presents various possibilities of nanotechnology application in the food industry, the legislative framework and the opinion of consumers regarding the use of nanotechnology in food. Keywords: food, nanotechnology, nanomaterials, public opinion

Содржина

1.Вовед

……………………….

………………………

2.4. Примена на наноматеријалите во прехрамбената индустрија

………………………

2.5. Наноматеријали кои се користа во прехрамбената индустрија

………………………

нанотехнологијата во прехрамбената индустрија

………………………

3.Заклучок

………………………

4. Литература

………………………

2. Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија со осврт на нејзиното прифаќање од страна на потрошувачите 2.1. Дефиниција за нанотехнологија 2.2. Историја на нанотехнологијата 2.3. Примена на наноматеријалите

2.6. Ризици и законски рамки 2.7.

Мислење

на

потрошувачите

за

примена

на

1.Вовед Производството на храна за задоволување на човечките потреби и одржување на егзистенцијата на поединецот и општеството, е еден од најзначајните процеси во човечката активност. Прехрамбената индустрија има за задача да го осигура производството и преработаката на храната, која треба да поседува одредени карактеристики со што би била погодна за консумација, како во хигиенски исправен,здравствено сигурен,нутритивен така и во сензорен поглед. Денес на светското ниво со постојаниот пораст на населението ,прехрамбената индустрија има постојана експанзија.Притоа се поголем акцент се става на производството на храна со веќе споменатите атрибути, која како таква ќе биде достапна на сите. Со ваквиот развој и истовремено и со забрзаниот развој на нови технологии и техники,прехрамбената индустрија се повеќе ги инкорпорира и ги користи достигнувањата од овие нови технологии со што за себе овозможува прогресивен развој. Прогресивниот развој на нови технологии за производство на храна е неопходен за задоволување на барањата на потрошувачите, кои со развојот на модерниот концепт на живот, сакаат да купат здравствено сигурен производ со дефинирани нутритивни карактеристики и со докажан здравствен и сензорен ефект врз организмот. За да се обезбеди производство и преработка на такви намирници, прехрамбената индустрија ги користи придобивките од достигнувањата на нанотехнологијата. Од своите најрани денови нанотехнологијата е промовирана со ентузијазам, а моменталните прогнози за иднината

се

полни

со

оптимистички

предвидувања.

Нанотехнологијата

ветува

трансформација на нашата индустрија што ќе има значајно влијание на здравството и нашиот долгорочен квалитет на живот. Нанотехнологијата има потенцијал да создаде нови материјали и уреди со широк спектар на апликации, Од друга страна, нанотехнологијата покренува голем број прашања, што обично се случува скоро секогаш со воведувањето на една нова технологија. Едно од тие прашања кое создава голема загриженост се однесува на токсичноста на секоја наночестица и нејзиното влијание врз човекот и животната средина.

Нанотехнологијата е релативно младо подрачје на истражувања и нејзините достигнувања веќе наоѓаат голема примена во прехрамбената индустрија што ќе биде претставено и во продолжението на овој труд. Целта на овој труд ќе биде да се претстави нанотехнологијата како подрачје во кое денес се вржат интензивни истражувања, да се претстават можноститеза нејзина примена во прехрамбената индустрија како и да се согледаат ефектите од примената на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија со посебен осврт на мислењето на потрошувачите за ефектите од нејзината примена.

2. Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија со осврт на нејзиното прифаќање од страна на потрошувачите

2.1. Дефиниција за нанотехнологија Нанотехнологијата е научна дисциплина која се занимава со контролирањето на материјата на атомска или молекулска скала. Нанотехнологијата обично се занимава со конструирање на структури кои имаат големина до околу 100 нанометри во една насока, и со развојот на материјали и уреди на таа големина. Еден од проблемите со кој се соочува нанотехнологијата е конфузијата и несогласувањето меѓу стручњаците во врска со нејзината дефиниција. Нанотехнологија е израз кој се користи за дефинирање на производите, процесите и својствата на нано/микро скали (преку нано/микро димензии) кои се добиени со конвергенција на физичките, хемиските и биолошките науки. 1 Националната иницијатива за нанотехнологија (NNI) ја дефинира нанотехнологијата како истражување и развој на атомско, молекуларно и надмолекуларно ниво во опсег од под 100μm (~ 0,1 – 100 μnm) со цел креирање структура, уреди и системи кои имаат нови функционални својства. Во овој опсег, научниците можат да манипулираат со атомите и на тој начин би се создавале појаки, посветли (полесни) и ефикасни материјали („наноматеријали“) со специфични својства. Покрај бројните предности што ги овозможува овој опсег на минијатуризација (во однос на нивните конвенционални „големи“еквиваленти), ефектите на квантната физика овозможуваат нови својства на наноматеријалите. На пример, новите својства кои ги добиваат наноматеријалите можат квалитетно да се согледаат почнувајќи од анализата на полуспроводниците коисе во масовна употреба.2

http://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition

http://www.nanowerk.com/nanotechnology/introduction/introduction_to_nanotechnology_1.php

Некои стручњаци сметаат дека дефиницијата за нанотехнологија (NNI) е премногу крута, а наместо неа, ја нагласуваат контната скала од наноскала до микроскала. Тие сметаат дека дефиницијата (NNI) исклучува бројни уреди и материјали со микрометарски димензии, скала која многу нано научници ја вклучуваат во дефиницијата за нано технологијата. Овој проблем постои бидејќи нанотехнологијата претставува збир на технологии, од кои секоја може да има различни карактеристики и различна примена. Освен тоа, ограничувањето на големините на помалку од 100 μm е ретко од суштинска важност за некоја фармацевтска куќа од гледна точка на формулирање или ефикасност, бидејќи саканото или идеалното својство (на пример, подобрена био – расположливост, намалена токсичност, намалување на дозата, подобра растворливост) може да се постигне во опсег на димензии поголеми од 100 μm. Поради ова потребно е да се ревидира ограничувањето на големините кои ги наведува NNI и кои ги имаат усвоено некои други тела, посебно во наномедицината. На сличен начин, дефицитарната дефиниција за нанотехнологија од канцеларијата за патенти и трговски марки (Patent and Trademark Office, PTO), која во основа е иста како NNI, доведе до неправилен прелиминарен систем на класификација, особено во поглед на наномедицината и изумите поврзани за био нанотехнологијата (Morrow et al., 2007) 3. За

да

биде

уште

поголема

оваа

конфузија,

стручњаците

истакнуваат

дека

нанотехнологијата не е нова технологија. На пример, честички на јаглеродот на наноскала (со нано димензии) („high-tech саѓи наночестички“) се користат како зајакнувачки адитив кај гумите повеќе од 100 години. Така и протеинските вакцини спаѓаат под NNI-овата дефиниција за нанотехнологија. Всушност, скалата на многу биолошки структури е слична на компонентите кои се вклучени во нанотехнологијата. На пример, пептидите по големина се слични на Q – точките (~ 10 nm), а некои вируси се со иста големина како наночестичките за достава на медикаменти (~100 nm). Поради тоа, молекуларната медицина и биотехнологијата можат да се сметат за нанотехнологија. Поадекватна и попрактична дефиниција за нанотехнологија, која не е ограничена со големината, предложиле Bawa и колегите: 3

„ Инжинерство на материјали“ Е.Фиданчевска В. Сребренкоска (2013)

„Дизајн, карактеризација, производството и примената на структура, уреди и системи преку контролирана манипулација на големината и обликот на нанометриска скала (атомска, молекулска и макромолекулска скала) со кои се произведуваат структури, уреди и системи со најмалку една нова/супериорна карактеристика или својство“.4 Во моментов има голема дебата за иднината на нанотехнологијата. Нанотехнологијата има потенцијал да создаде нови материјали и уреди со широк спектар на примена, како на пример во медицината, електрониката и производството на енергија. Од друга страна, нанотехнологијата покренува голем број на прашања, што обично се случува скоро секогаш со воведувањето на една нова технологија. Едно од тие прашања кое поткренува голема загриженост се однесува на токсичноста на секоја наночестичка и нивното влијание врз човекот и животната средина.

2.2. Историја на нанотехнологијата Концептите за нанотехнологијата датираат уште пред самата употреба на името нанотехнологија. Во 1959 година на Калифорнискиот технолошки институт професорот Ричард Фејман ја предал познатата лекција „Има премногу простор на дното“ мислејќи на дното како синоним за атомската и молекулската скала. Фејман во својата лекција предал дел од своите видувања за процеси при кои би можело да се манипулира со индивидуални атоми и молекули со помош на нови инструменти. Во текот на својата лекција тој исто така напоменува за влијанието на големината врз различни физички појави. Тука тој сугерира дека на оваа скала силата на гравитација би станала помалку важна за сметка на површинската тензија и Ван дер Валсовите сили кои би станале повлијателни, итн. Терминот „нанотехнологијата“е дефиниран за прв пат на хартија во Токио од универзитетскиот професор Норио Танигучи во 1974 година. Тој дефинирал дека нанотехнологијата воглавно се состои од процесирање, сепарација, консолидација и 4

„ Инжинерство на материјали“ Е.Фиданчевска В. Сребренкоска (2013)

деформација на материјали од еден атом или молекул. Во 1980-тите години основната идеја на оваа дефиниција е истражувана во поголема длабочина од страна на д-р К. Ерик Дрекслер, кој прв го промовираше технолошкото значење на различните нанопојави и уреди преку своите публикувани книги: „Машини на создавањето, ерата на нанотехнологија

што

доаѓа“(1986)

„Наносистеми:

Молекуарна

машинерија,

производство и сметање“(1992)5 Нанотехнологија и нанонауката започнаа во раните 1980-ти со два големи настани: раѓањето на науката за кластери и пронаоѓањето на скенирачкиот тунелски микроскоп (СКМ). Овој развој доведе до откривање на фулерените во 1985 година и јаглеродните наноцевки на неколку години подоцна. Подоцна од ова се изучувале и синтезата и својства на полуспроводничните нанокристали и квантни точки. Атомскиот силов микроскоп (АСМ) е изработен неколку години после СКМ. Во 2000 година, во САД е формирана инцијативата за Национална нанотехнологија за да го координира федералното истражување за нанотехнологија, кое е евалуирано од страна на претседателските советници за наука и технологија. Од 21 август 2008 година, Проектот за нови нанотехнологии проценува дека над 800 нанотехнолошки производи се јавно достапни со проценка дека нови се произведени со темпо од 3-4 неделно. Овој проекти ги прикажува сите производи кои се достапни на интернет.

http://www.nanotech-now.com/Press_Kit/nanotechnology-history.htm

2.3. Примена на наноматеријалите Иако во јавноста постои перцепција дека нанотехнологијата и нанопроизводиде се нешто што припаѓа на далечната иднина и на научно-фантастичните филмови, факт е дека оваа технологија се применува уште од Втората светска војна.Уште тогаш во внатрешноста на топовските цевки се наоѓале честички, кои по структурата припаѓаат на наноматеријали и кои имале функција да ја зголемат цврстината на челикот од кој биле направени топовите. Исто така од тоа време е позната и примената на прозирни,танки слоеви со дебелина од неколку стотини нанометри, со кои се премачкувале стаклата на пилотските кабини за да се спречи нивното смрзнување. Најголемиот број примени се ограничени на употреба на „првата генерација“ пасивни наноматеријали кои ги вклучува титаниум диоксид во крем за сончање, козметика и некои прехранбени производи; Јаглеродни алотропи се користат за производство на геко лента, сребро во храна за пакување, облека, дезинфектанти и апарати за домаќинство; цинк оксид во крема за сончање и козметика, површински облоги, бои и лакови, цериум оксид како гориво. Националната фондација за наука (главен дистрибутер за нанотехнолошко истражување во САД) го спонзорира истражувачот Давид Беруба. Неговите откритија се објавени во монографијата „Нано нype вистината за нанотехнологијата“. Оваа студија заклучува дека многу од она што се продава како нанотехнологија е всушност актуелизирање на науката за материјали која доведува до нанотехнолошка индустрија која се базира само на продавање наноцевки, наножици и слично, која ќе заврши со малку добавувачи кои продаваат несакани производи во големи размери. Дополнителни примени кои бараат вистинска манипулација или уредување на нанокомпоненти мора да чекаат до ново истражување. Според Берубе, постои опасност дека наномеур ќе се оформи, или веке се формира, за користење на терминот од страна на научниците и претприемачите за да соберат финансиски средства, без оглед на интересот за трансформациски можности за поамбициозна и далекусежна работа. 6

„ Инжинерство на материјали“ Е.Фиданчевска В. Сребренкоска (2013)

Познавањето на карактеристиките на наноструктурите не ја ограничува нивната примена само за објаснување на потенцијалниот механизам на суперспроводливост, туку и за многу

поширока

примена

во

областа

на

наноелектрониката,

наномедицината,

наномеханиката... Ниско димензионалните структури во наноелектрониката комерцијално се присутни во областите на енергетиката (тенки филмови во соларните ќелии, горивните ќелии...), телекомуникацијата, компјутерската технологија (тенок филм транзистор – TFT, Si-аморфни и поликристални тенки филмови, меморија ...), магнетната технологија (наномагнетни уреди, HDD медиуми), сензорската технологија (биосензори и хибридни сензори) или како заштитен слој во хибридните автомобили.За многу индустриски гиганти, производството на нано производи е услов за преживување. Компаниите Sony и ST Mecroelectronics годишно вложуваат 1,5 милијарди евра во производство на полуспроводници изработени под 90 нанометри.Автомобилската компанија Mercedes продава автомобили кои имаат зајакнати кочници и моторски делови со јаглеродни нано цевки,сто пати поотпорни од челичните и шест пати полесни од нив. IBM произведува транзистори кои се сто илјади пати потанки од влакно од коса,а научниците од Универзитетот Cornell во САД и од институтот Curie во Франција работат на реализација на проектот за молекуларни мотори.7 Во подрачјето на наномедицината, наноматеријалите почнуваат да имаат главна улога во многу области: нанодимензионални системи за внесување лекови во организмот, синтетизирани биомедицински наноматеријали, наноматеријали во терапевтската и регенеративната медицина, дијагностички наноматеријали... Нанотехнологијата добива сè поголемо значење во испитувањето и изучувањето на биолошките системи, индивидуалните биомолекули. Се работи на конструкција на биолошки наноструктури, уреди и системи за дијагностика и терапија, ткивно инженерство и регенеративна медицина, како и на производството на неинвазивни in vivo наноaлати за проучување на патолошките процеси. Од особена важност е внесувањето

http://www.nano.gov/you/nanotechnology-benefits

лекови бидејќи со употреба на наноматеријалите се постигнува побрза апсорпција, како и контрола на дозата. Нанотехнологијата е отворена и во постојана потрага по нови методи и нови можности за користење на наноструктурите во сите потенцијално употребливи гранки.

2.4. Примена на наноматеријалите во прехрамбената индустрија

Многу водечки светски компании активно ги истражуваат можностите за примена на нанотехнологијата во производството на храна.Досегашните истражувања се усмерени кон подобрувањето на својствата на храната,материјалите кои се во контакт со храната и во примарното производство на храна.Примената на нанотехнологијата во земјоделството се движи во насока на развој на наносензори и распрскувачи во билната исхрана, со кои ќе се детектира кога билката треба вода или храна пред да се појават знаци за нивен недостаток.Идната можна примена е во производството на пестициди со хемикалии со нано величини,кои ќе се ослободуваат во дигестивниот систем на штетниците и при тоа ќе се зголеми нивната ефикасност. Примената на нанотехнологијата во производството на храна ја вклучува и можноста за додавање на нано честички кои ја зголемуваат и ја подобруваат достапноста и растворливоста на нутритиентите без да има влијание на вкусот и изгледот, како и нивна побрза апсорпција од дигестивниот тракт во крвотокот. Можно е да се произведат наноцевки од протеините од млекото кои може да делуваат клако угушивачи, а во тек се истражувања на полето на развој на нанокапсули со хранливи материи кои би имале способност за целно отпуштање на нутритиенти кога наносензорите ќе утврдат недостаток на истите во организмот. Навременото откривање на расипување во намирниците се постигнува со помош на наносензори кои овозможуваат, при допир со храна во која има патогени микроорганизми да настане промена во бојата на вградениот показател. Примената на нанотехнологијата во производството на материјали кои доаѓаат во контакт со

храна,

вклучува

користење

на

наночестички

за

подобрување

на 12

механичките,термичките,антибактериските и бариерните својства на таквите материјали, како и подобри UV заштитни својства. Користењето на нанокомпозити како што се мицели,липозоми, наноемулзии,биополимери како и развојот на наносензори, се усмепени кон осигурувањето на подобри својства на храната и контрола на квалитетот. Во производството на амбалажни материјали, не само што придонесуваат кон подобрата заштита на храната и го продолжуваат рокот на траење туку и се сметаат за еколошко прифатливи решенија бидејќи ја намалуваат потребата од користење на пластиката како материјал за пакување. Многу важно својство на материјалите за пакување на храна е неговата способност да дејствува како бариера на влага,кислород.јаглерод диоксид и други, што може да се постигне со вградување на неоргански честички како што се честичките од глина и силикати во биополимерните структури. Скробот и неговите деривати се природни полимери,чије користење може дополнително да се подобри со примена на нанотехнологијата.После екструзијата, скробот се претвора во термопластичен материјал со ниска механичка отпорност и лоша заштита од кислород и влага и со примена на хибриди на термопластичниот скроб со наноцевки се подобруваат неговите бариерни својства. Наноцевките во најголем дел се произведуваат од јаглерод и како такви се вградуваат во полимери за да се подобрат нивните механички својства. Новоста која ја донесе нанотехнологијата е користењето на биоактивни амбалажни материјали кои може да ја контролираат оксидацијата на храната и создавањето на непожелни вкусови или текстурни својства. Материјалите кои имаат антимикробни својства благодарејќи на среброто или други материи, веќе се наоѓаат на пазарот.Тука може да се вбројат и материјалите за пакување на храна кои сами одржуваат чисти површини,ги одбиваат нечистотиите и може да се променат во зависност од надворешните и внатрешните услови како што се светлина,температура, влага, притисок и pH.8 Некои од примените на нанотехнологијата во производството на храна се дадени на следниот дијаграм: 8

http://www.nanowerk.com/nanotechnology-in-food.php

Земјоделско производство •нанокапсули за пренос на пестициди,фертилизатори и други агрохемиски средства •пренос на хормони за раст •наносензори за мониторинг на условите во почвата •наносензори за детектирање на животински и растителни патогени мо •нанокапсули за пренос на вакцини •наночестички за пренос на DNA молекули во растенијата Процесирање на храна •нанокапсули за подобрување на биорасположливоста на нутритиентите во стандардните намирници како на пример во маслата за јадење •нанокапсули за подобрување на вкусовите •наноцевки и наночестички како средства за желирање и за зголемување на вискозноста •нанокапсули како носители на растителни стероиди кои го заменуваат холестеролот во месото •наночестички кои селективно ги врзуваат и ги отсрануваат патогените контаминенти во храната •наноемулзии кои овозможуваат подобра расположливост и дисперзија на нутриентите

Пакување на храна •Антителата се прицврстуваат за флуоросцентни наночестички и ги детектираат патогените микроорганизми во пакуваната храна •Биодеградабилни наносензори за мониторинг на температура,влага,воздух и време во пакувањата. •нанофилмови со добри бариерни својства •елекрохемиски наносензори кои детектираат етилен •Антимикробни и антифунгални површински превлаки со наночестички •Полесни,појаки и термички поотпорни превлаки со силикатни наночестички •Модифицирани пермеабилни својства кај фолиите Суплементи во храна •Целулозни нанокристални композити како носители на нутритиенти •Витамински спреови кои распрснуваат активни молекули во вид на капки со нано димензии за подобра абсорпција •нанотранспортери кои овозможуваат подобар транспорт на нутриенти до клетките без да имаат влијание на бојата и вкусот на храната •прашаци со честички со нанодимензии кои овозможуваат подобра абсорпција на нутриенти

Дијаграм 1: Примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија

2.5. Наноматеријали кои се користа во прехрамбената индустрија 1. Нанодисперзии и нанокапсули Како основни компоненти на храната, функционалните состојки од типот на витамини,антимикробни супстанции,антиоксиданси,ароми и конзерванси, се јавуваат во различни молекуларни и физички облици.Со обзир на тоа дека ретко се користат во чист облик, овие состојки најчесто се дел од преносните системи со кои се транспортираат до посакуваното место.Преносниот систем мора да биде ускладен со карактеристиките на прехрамбениот производ, како што се вкус,мирис, текстура, трајност и мора да има заштита на состојките од хемиска и биолошка деградација како што е оксидацијата и мора да обезбеди ослободување на функционалните состојки под одредени услови.Нано дисперзиите и наноемулзиите се идеални механизми за транспорт кои можат да ги задоволат сите неопходни барања на преносниот систем.Овие типови на наноструктури ги вклучуваат наноемулзиите,биополимерните наночестички и здружените колоиди. Наноемулзиите се емулзии во ки се распрскани капки со дијаметар од 500 nm или помалку.Наноемулзиите може да ги опкружат функционалните состојки и така да ја намалат хемиската деградација.Различните типови на наноемулзии как што се на пример наноструктурните карактеризираат

мултиемулзии

или

наноструктурни

повеќеслојни

емулзии,

се

со повеќе комплексни својства и нудат повеќекратна заштита при

преносот на функционалните компоненти и овозможуваат функционалната компонента да биде ослободена како одговор на специфични услови.

Сл. 1 Наноемулзии 15

Биополимерите, како што се протеините и полисахаридите може да се користат за производство на честички со нано димензии.Со употреба на одредени интеракции, еден биополимер може да се подели на помали наночестички.Овие наночестички потоа можат да се искористат како капсули за функционални состојки. Една од најчестите компоненти на биоразградливите биополимерни наночестички се полилактанските киселини (PLA). Овие киселини се лесно достапни за многу производители и како такви се користат за капсулација и испорака на лекови,вакцини,протеини, но и тие имаат свои недостатоци: брзо се елиминираат од крвотокот и остануваат изолирани во црниот дроб и бубрезите.за да ги пренесат активните компоненти до останатите делови од телото, на PLA како наночестички треба да им се придружат и други компоненти како што е полиетилен гликол и со тоа се зголемува нивната ефикасност. Здружените колоиди се колоиди чии честички ги сочинуваат уште помали молекули и се со димензии од 5 до 100 nm.Тоа се обично провидни раствори кои многу години се користеле за пренос на поларни, неполарни и амфилатски функционални состојки. Најголем недостаток на здружените колоиди е тоа што можат да го загрозат вкусот на намирниците и спонтано да дисоцираат при разредување. Пример за здружените колоиди се : PAT мицели,везикули, реверзни мицели и течни кристали.

Сл.2 Формирање на нанослоеви и наночестички9

T. Tarver (2006) Food nanotechnology, Institute od Food Technologies, Chicago

2. Наноламинати Покрај нанодисперзиите и нанокапсулите, во прехрамбената индустрија се користат и наноламинати како комерцијална нано технока. Наноламинатите се состојат од два или повеќе слоеви од материјали со нано димензии, физички и хемиски сврзани

кои

формираат танок филм (1-100 nm / слој). Наноламинатите најчесто се произведуваат од полисахариди,протеини и масти.Полисахаридните и протеинските наноламинати се добра заштита од кислород и CO2, но не се ефикасни при заштита од влага. Од друга страна липидните наноламинати добро штитат од влага, но се ограничено отпорни на гасови и немаат механичка цврстина. Бидејќи ни полисахаридите,ни протеините, ни мастите не може да ги обезбедат сите пожелни својства во наноламинатот, научниците се обидуваат да пронајдат адитиви кои можат да ги подобрат (како на пр. полиоли).

Сл .3 Наноламинат Наноламинатите најчесто се применуваат при изработката на филмови кои се јадат. Засега, премачкувањето на храната со наноламинати го вклучува нивното потопување во серија од раствори кои содржат супстанци кои се адсорбираат на површината на храната или со распрскување на супстанците на површината на храната.Имаат голема примена во 17

прехрамбената индустрија (во пакувањето на овошје,зеленчук,месо,чоколада, слатки...). Овие филмови ја штитат храната од влага, воздух и др. може да ги подобрат текстурните својства на храната и служат како носачи на други супстанци.Различните наноламинати може да вклучат различни функционални агенси, како што се антимикробни супстанци,ензими,бои, ароми и антиоксиданси. 3. Нановлакна и наноцевки Нановлакната обично не претставуваат супстанци кои ја сочинуваат храната и како такви имаат само неколку потенцијални употреби во прехрамбената индустрија.Нановлакната може да се користат како структурна матрица за вештачка храна или за амбалажа за храна.Наноцевките, како и нановлакната имаат ограничена примена во прехрамбената индустрија.

4. Наносензори Одржувањето на квалитетот на храната е од огромна важност во прехрамбената индустрија.Расипувањата на храната можат да се детектираат со т.н. наносензори кои се дизајнирани да светат во друга боја при допир со патогени микроорганизми.Имајќи во предвит колкава е важноста на времето како фактор во микробиологијата на храната, клучна цел на наносензорите е да се намали времето на детекција на патогените микроорганизми од неколку дена на неколку часа или дури и на неколку минути.Овие сензори се поставуваат директно во материјалот каде ќе ги детектираат хемикалиите кои би се ослободиле во случај на расипување на храната. Другите типови на наносензори се базирани на микрофлуидни уреди кои може да се користат за детекција на патогени контаминенти во храната, ефикасно, во релативно кратко време и со голема осетливост. Во прехрамбената индустрија голема примена имаат сензорите со наноелектромеханички системи (NEMS). Овие системи се употребуваат при контрола на квалитетот на храната бидејќи содржат напредни детектори за хемиски и биохемиски сигнали. 18

Сл.4 Наносензори кои детектираат испарување на метаболити и расипување на храна Наноконзолите (nanocantilevers) се уште една иновативна група на биосензори.Нивниот принципна детекција се сведува на детектирање на биолошки сврзни интеракции од типот антиген и антитело.Се состојат од мали силициумски делови кои имаат способност за препознавање на протеини и детектирање на патогени бактерии и вируси.Патогената детекција се базира на нивната способност да вибрираат на различни фрекфенции во зависност од биомасата на патогените организми.

Сл.5 Наноконзоли

2.6. Ризици и законски рамки Повици за построга регулација на нанотехнологијата се појавиле заедно со зголемената дебата во врска со здравјето и ризиците поврзани со нанотехнологијата. Поради малите величини на честичките и нивните големи специфични површини,некои наноматеријали може да имаат токсични ефекти на здравјето на луѓето.Иако во храната постојат природно содржани наночестички кои немаат штетен ефект врз здравјето на луѓето,некои здравствени истражувања покажуваат дека „намерно изменетите наночестички“(ENMs) можат да ги надминат клеточните бариери и да доведат до нивни оштетувања.Преку крвотокот може да дојдат до различни делови од телото,органите и ткивата вклучувајќи ги и мозокот,срцето, црниот дроб,бубрезите,слезината,коскената срж и нервниот систем.Од тука се наметнува заклучокот дека е тешко да се генерализира здравствениот ризик поврзан со изложувањето на наночестички и поради тоа мора секој нов наноматеријал поединечно да се процени, земајќи ги во предвид сите негови особини.10 Исто така, постои значајна дебата за тоа кој е надлежен за регулирање на нанотехнологијата. Иако некои ненанотехнолошки регулаторни агенции забрануваат некои производи и процеси (во различен степен) со приспособување на нанотехнологијата на постојните регулации има јасни недостатоци во овие режими. Д-р Ендрју Мејнард, главен советник за наука на проектот Вудроу Вилсон центарот за нанотехнологија во развој, заклучува (помеѓу другите) дека нема доволно средства за истражувања поврзани со човековото здравје и безбедност и како резултат на тоа, моментално има само лимитирано разбирање на безбедносните ризици поврзани со нанотехнологијата. Како резултат на тоа, некои академици побараа построги примени на начелата

за

претпазливост,

со

одложено

маркетиншко

одобрување,

подобрено

етикетирање и дополнителни податоци за безбедносниот развој на одделни форми на нанотехнологијата. 11

10 11

http://www.centerforfoodsafety.org/issues/682/nanotechnology/food-and-nanotechnology http://www.fao.org/docrep/018/i3281e/i3281e.pdf

Извештајот на Кралското друштво идентификува ризик од наночестички или наноцевки за време на уништување и рециклирање и препорачува на производителите на производи кои спаѓаат под продолжена одговорност на производителот да ги објаснат постапките како овие материјали ќе бидат управувани за да се минимизира ризикот на кои човекот е изложен и животната средина. Водејќи се според предизвиците за да се обезбеди одговорна регулација на човековото влијание Институтот за храна и Земјоделски стандарди предложи стандарди за нанотехнолошко истражување и развој кои треба да се интегрираат во потрошувачот, работникот и еколошките стандарди. Тие исто така предлагаат дека невладините организации и други граѓански групи треба да играат значајна улога во развојот на овие стандарди. Во октомври 2008 година, Одделението за контрола на токсични супстанции (DTSC) во рамките на Агенцијата за заштита на животната средина во Калифорнија, ја најави својата намера да бара информации во врска со аналитичките методи за тестирање судбината и транспортот во околината и други релевантни информации од производителите на јаглеродни наноцевки. Целта на оваа информација ќе биде идентификуваат празнините во информациите и да се развие информација за јаглеродни наноцевки, многу важен наноматеријал.12 Еколошката групација “Пријатели на планетата Земја” (ФОЕ) повика да се воведе мораториум на користењето на нанотехнологијата во прехранбениот синџир, укажувајќи дека недоволно е истражено влијанието врз човековото здравје и природната средина. “Пријателите на планетата Земја” во Европа, во САД и во Австралија побараа привремен прекин на користење на нанотехнологијата во прехранбениот синџир, тврдејќи дека нејзините ризици по човековото здравје не се доволно истражени. Според нив, наночестичките се многу “биоактвини”, т.е. брзо се апсорбираат во човековите клетки, ткива и органи. Кога ќе се апсорбираат, одделни наноматеријали можат да се покажат отровни за човековото тело, што може да резултира со зголемен оксидативен стрес, тврди 12

http://www.ul.com/global/documents/offerings/perspectives/regulators/environmental/newsletters/JEH_Foods afety.pdf

групацијата. Се смета дека оксидативниот стрес поттикнува широка лепеза на хронични болести,

вклучувајќи

невродегенеративни

рак,

кардиоваскуларни

заболувања,

како

болести,

што

артритис,

дијабетес

Алцхајмеровата

болест.

ФОЕ исто така свртува внимание дека нанотехнологијата може потенцијално да ја уништи биолошката разновидност во прехранбените системи низ светот. “Поради тоа, сите произведени наноматеријали мора да поминат низ строга проверка за нивното влијание врз здравјето и човековата околина и да се покажат безбедни, пред да добијат одобрение за комерцијално користење во прехранбените производи, амбалажите за прехранбената индустрија, материјалите кои доаѓаат во допир со храната или примената во земјоделството”, наведено е во студијата. Прехранбените производители се обвинуваат дека потрошувачите ги држат во незнаење за тоа дали ја користат таа технологија или не, со оглед на тоа дека од нив се бара да истакнат посебни назнаки на нанопроизводите. Некои од големите светски прехранбени компании, вклучувајќи ги “Крафт”, “Кадбери”, “Нестле” и “Унилевер” на некој начин ја користат оваа технологија, но многу поголем број од нив можеби користат наноматеријали, но не се говори околу тоа. Освен барањата за обврзни назнаки “нано” на прехранбените производи, ФОЕ од прехранбената индустрија бара да ја вклучи јавноста во сите аспекти за донесување одлуки кои се однесуваат на нанотехнологијата во прехранбените производи и во земјоделството. 13 И покрај тоа што постои се поголема комерзализација на нанотехнологијта,не постојат специфични прописи кои се однесуваат само на ова подрачје. Важечките прописи врзани за храната во ЕУ, во САД и во Австралија ги третираат сите честици подеднакво, што значи дека ако некоја прехранбена состојка е одобрена во количина на големо, таа автоматски е одобрена и во наноформаЕвропската агенција за сигурност на храна (EFSA) има дадено научно мислење за можните ризици кои произлегуваат од примената на нанотехнологијата во производството на храна и храна за животни и при тоа е направена проценка за прикладноста на постоечките прописи кои се однесуваат на користењето на нанотехнологии во прехрамбениот сектор.14

13 14

http://www.foe.org/projects/food-and-technology/nanotechnology http://www.efsa.europa.eu/sites/default/files/event/150707a-m.pdf

Европската агенција за сигурност на храна (EFSA) постојано покренува јавни расправи на кои се дискутираат

потенцијалните ризици од примената на „намерно изменетите

наночестички“(ENMs) во храната за луѓе и храна за животни и како резултат на тоа изготвува документи кои даваат практични упатства за отстранување на потенцијалните ризици кои произлегуваат од примената на нанотехнологијата во ланецот на исхрана, вклучувајчи ја тука примената на адитиви,ензими, ароми, бои во храната ,материјалите во контакт со храна,нова храна и пестициди.15За жал, за потрошувачите е многу тешко да знаат кои производи содржат наноматеријали. Кај некои производи на нивната амбалажа не е истакнато дека содржат наноматеријали - иако тие користат наноматеријали, додека други ја истакнуваат употребата на наноматеријалите во „нивниот список на состојки''. Некои производители дури и тврдат дека имаат корист од означувањето дека нивните производи содржат наноматеријали иако воопшто не содржат. Ова е несомнено една збунувачка ситуација за потрошувачите. Моментално производителите имаат обврска на етикетата да стават известување дека храната содржи наночестички ако некоја нејзина состојка содржи повеќе од 50% такви честички. Европскиот Парламент доставил барање тој праг да се намали на 10%, но Европската агенција за сигурност на храна (EFSA) се изјаснила дека моментално не располага со технологија која би спроведувала такви испитувања.Намалувањето на прагот на толеранција е одложено до моментот кога Европската агенција за сигурност на храна (EFSA) же може да ги спроведува тие истражувања. Препораките на Европската организација на потрошувачите (BEUC ) и на Европското здружение за заштита на потрошувачите (ANEC) ги вклучуваат следните насоки:  Нанотехнологијата треба да гарантира правна сигурност и да се овозможи развој на регулаторните барања;  Примена на начелото на претпазливост во областа на нанотехнологијата;  Процена на безбедноста на наноматеријалитe од страна на независни научни тела пред да може да се користат во производи за широка потрошувачка со кои корисниците доаѓаат во директен, тесен или чест контакт (вклучувајќи и козметика, 15

http://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/762e

храна и облека) или во производи кои би можеле потенцијално да ѝ наштетат на животната средина;  Соодветни методологии за безбедност и процена на ризикот имајќи ги предвид сите карактеристики на наноматеријалите;  Адаптација на постоечкото европско законодавство релевантно за наноматеријали или развој на нови законодавства, со цел да се заштити здравјето на потрошувачите и безбедноста на животната средина;  Воспоставување или адаптација на законските барања поврзани со здравјето и безбедноста (на пример, граничните вредности за одделни наноматеријали на производи);  Воспоставување на јавна листа на производи кои содржат наноматеријали со цел да се обезбеди транспарентност во врска со употребата на наноматеријали;  Означување на производите за широка потрошувачка кои содржат наноматеријали, особено производите со кои потрошувачите доаѓаат во директен, близок или чест контакт од типот на козметика, прехранбени производи и облека;  Ефективно учество во процесите со цел да се овозможи граѓаните во целост да се вклучат во технолошкиот развој што ќе има влијание врз нивниот секојдневен живот.16

http://www.opm.org.mk/izdanija/MK/Bilteni/bilten_potrosuvac_br19_dec-2010.pdf

2.7. Мислење на потрошувачите за примена на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија Иднината и одржливоста на производите на пазарот за храна во која е користена нанотехнологија,во голема мера ќе зависи од прифаќањето на таквата храна од страна на потошувачите.Познато е дека недовербата во државните институции и недостатокот на знаења за можните последици како и недостатокот на јасна комуникација за ризиците и предностите поврзани со користењето на наночестички може да ја зголемат загриженоста, а со самото тоа и отпорот на јавноста спрема оваа технологија.Докажано е дека јавноста побрзо и полесно ќе ги прифати производите кои содржат ENM честички. Спроведени се истражувања со цел да се утврди перцепцијата на јавноста кон различните видови на храна и материјали со вградени наночестички како што е на пример лебот со омега -3масни киселини, сок со витамин А инкапсулиран во скроб, нанофилмови кои се користат при пакување на доматите и кои ги штитат од влага и воздух и антибактериски материјали за пакување на храна. Овие истражувања покажале дека за потрошувачите е поприфатлива примената на нанотехнологијата во материјалите за пакување отколку нејзината примена во самата храна.17

Дијаграм 2 :Приказ за запознаеноста на јавноста со нанотехнологијата

Public acceptance of nanotechnology foods and food packaging: the influence of affect and trust, Siegrist M., Cousin M-E., Kastenholz H., Wiek A. (2007)

Истражувањето на Евробарометарот,18 спроведено во 2010 година покажало дека потрошувачите

се

индиферентни

неповерливи

спрема

користењето

на

нанотехнологијата во прехрамбената индустрија, но не во онаа мера како спрема генетски модифицираната храна. Идвоени се и прикажани податоците од 27 земји членки на ЕУ.

Нанотехнологијата е безопасна за идните генерации

Примената на нанотехнологијата треба да се поддржи

Нанотехнологијата не ја загадува околината

Нанотехнологијата е безопасна за вас и за вашето семејство

Нанотехнологијата е потполно неприродна

Нанотехнологијата за некои луѓе е корисна,а за други е ризична

Нанотехнологијата не е добра за вашето семејство

Нанотехнологијата го поттикнува економскиот развој

Нанотехнологијата им помага на земјите во развој

Нанотехнологијата предизвикува кај вас непријатно чувство

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% да

не

не знам

Дијаграм 3: Мислење на потрошувачите за примената на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија 18

http://ec.europa.eu/public_opinion/archives/ebs/ebs_341_winds_en.pdf

Дијаграмите покажуваат дека 40% од Европјаните се сложуваат дека примената на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија треба да се поттикнува,близу половина од испитаниците (45%) сметаат дека примената на нанотехнологијата е корисна за националната економија , а нешто помал број на испитаници (32%) се на мислење дека примената на нанотехнологијата ќе им помогне на земјите во развој. Од аспект на сигурност 31% од Европјаните мислат дека нанотехнологијата е сигурна за идните генерации,но на прашањето „Дали примената на нанотехнологијата е сигурна за нивното здравје и за здравјето на нивното семејство?“ , испитаниците биле поскептични и позитивно одговориле 27%. Слично на ова, кога се гледа на еколошките ефекти 23% од испитаниците се сложиле дека примената на нанотехнологијата не влијае негативно на околината, а 33%

од испитаниците не се сложуваат со наведеното.Поголем број од

испитаниците (42%) мислат дека нанотехнологијата е неприродна. Загрижувачки се големите проценти на испитаници (31- 46%) кои на поставените прашања одговориле со „не знам“ , што покиажува на недоволна информираност на потрошувачите за применатѕа на нанотехнологијата во храната.19

http://ec.europa.eu/public_opinion/archives/quali/ql_futureofscience_en.pdf

3.Заклучок Нанотехнологијата добива се поголема важност за прехрамбената индустрија.Голем број на придобивки од нанотехнологијата нашле своја примена во разни подрачја на производството на храна , кај нови амбалажни материјали и при следење на безбедноста на храната. Со имплементирањето на наночестичките во материјалите кои доаѓаат во контакт со храна се постигнуваат подобри својства на материјалот што позитивно влијае на одржливоста и квалитетот на храната. Проблемите кои се јавуваат како резултат на долготрајните и комплицирани постапки за контрола на здравствената исправност на храната, можно е со примена на нанотехнологијата да се надминат и таквите постапки да се развиваат и унапредуваат со примена на иновативните уреди и техники кои ги пружа нанотехнологијата и на тој начин да се олесни припремата на примероците и нивна побрза и поефтина анализа. При примената на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија, посебно внимание треба да се посвети на ставот на потрошувачите кон храната во која е применета нанотехнологија. Истражувањата на Евробарометарот покажуваат дека мнозинството од Европјаните од една страна не се против нанотехнологијата, но од друга страна слабо се информирани за предностите и можните ризици поврзани со користењето на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија.Оттука јасно се согледува потребата за информирање на јавноста, вклучувајќи ги потрошувачите,производителите,научната јавност и одговорните надлежни тела за сите аспекти при примената на нанотехнологијата во производството на храна. Важен чекор е и да се донесат прописи со кои јасно ќе се дефинираат постапките за воведување на вакви производи на пазарот и нивното декларирање. Потполно е јасно дека нанотехнологијата има многу позитивен ефект на прехрамбената индустрија посебно во одредени прехрамбени додатоци,нови начини на пакување на храна како и при редуцирање количината на употребените пестициди.Дозволената и контролирана употреба на нанотехнологијата може да има позитивен ефект врз економијата на земјите во развој, посебно за зголемување на производството на храна и подобрување на квалитетот на прехрамбените производи, на водата и на земјиштето. 28

Со еден збор, од примената на нанотехнологијата во прехрамбената индустрија може да имаме голема корист во иднина.

The impact of nanotechnology is expected to exceed the impact that the electronics revolution has had on our lives. Richard Schwartz

4. Литратура 1. “Food nanotechnology“, T. Tarver (2006) Institute od Food Technologies, Chicago 2. „ Инжинерство на материјали“ Е.Фиданчевска В. Сребренкоска (2013) 3. “Public acceptance of nanotechnology foods and food packaging: 4. the influence of affect and trust“, Siegrist M., Cousin M-E., Kastenholz H., Wiek A. (2007) 5. PRIMJENA NANOMATERIJALA U PAKIRANJU HRANE Amra Bratovčić, Amra Odobašić, Sead Ćatić, Indira Šestan, Benjamin Muhamedbegović Tehnološki fakultet, Tuzla 6. Application of Nanotechnology in the Agro-Food Sector Carla Martins Lopes, Josй Ramiro Fernandes and Paula Martins-Lopes 7. http://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition 8. http://www.nanowerk.com/nanotechnology/introduction/introduction_to_nanotechnology _1.php 9. http://www.nanotech-now.com/Press_Kit/nanotechnology-history.htm 10. http://www.nano.gov/you/nanotechnology-benefits 11. http://www.nanowerk.com/nanotechnology-in-food.php 12. http://www.centerforfoodsafety.org/issues/682/nanotechnology/food-and-nanotechnology 13. http://www.fao.org/docrep/018/i3281e/i3281e.pdf 14. http://www.ul.com/global/documents/offerings/perspectives/regulators/environmental/ne wsletters/JEH_Foodsafety.pdf 15. http://www.foe.org/projects/food-and-technology/nanotechnology 16. http://www.efsa.europa.eu/sites/default/files/event/150707a-m.pdf 17. http://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/762e 18. http://www.opm.org.mk/izdanija/MK/Bilteni/bilten_potrosuvac_br19_dec-2010.pdf 19. http://ec.europa.eu/public_opinion/archives/ebs/ebs_341_winds_en.pdf 20. http://ec.europa.eu/public_opinion/archives/quali/ql_futureofscience_en.pdf 30