Zpět na domovskou stránku

Nanotechnologie v potravinách: pomohou nebo uškodí?

Nanotechnologie je jedním z hlavních směrů současné vědy, výzkumu, vývoje a inovací v oblasti nových technologií. Mohou být požehnáním nebo nebezpečím v lidské výživě? Přečtěte si jaká mohou být pro a proti.


Slovo „nano“ je odvozeno z řeckého nanos, což znamená trpaslík. Nano je předpona, která po přidání k jednotce určuje na řád jejího zmenšení a je třeba si uvědomit, že v případě, kdy si máme představit rozměr řádu nanometrů, se už pohybujeme ve světě molekul a atomů a tam už platí docela jiná pravidla než v nám známém makrosvětě.

Nanotechnologie využívá drobné částice v řádové velikosti miliardtin metru a výzkumníci ji považují za jednu z nejdůležitějších součástí technologického rozvoje pro nadcházející desetiletí. Setkáváme se s ní i v potravinářském průmyslu, a ačkoliv přítomnost nanočástic v potravinách není něčím zcela novým, její využití v potravinářském průmyslu má nejen vášnivé příznivce, ale i zaryté odpůrce.

Výzkumní pracovníci vidí velký potenciál nanotechnologií při řešení aktuálních problémů třeba právě v oblastech, jakými jsou udržitelná produkce potravin a redukce znečištění životního prostředí, rychlejší a přesnější diagnostika, nové léčebné techniky a jsou i možnosti jejího využití, které lze najít i v mnohých dalších aplikacích. Různá národní a mezinárodní uskupení, firmy i vlády věří v pozitivní přínos při využití nanotechnologií a mají velký zájem přispívat k financování výzkumu právě v této oblasti vědy.

Nicméně, objevují se i hlasy „z druhé strany barikády“. Kritici tohoto nového vědeckého směru varují před ukvapenou aplikací nanotechnologií do praktického života, zvláště v oborech spojených lidskou výživou. Argumentují zejména tím, že nanočástice mají natolik specifické vlastnosti, že mohou znamenat potenciální riziko pro zdraví, tím spíše že jejich výzkum je mnohdy ještě v počátcích a možná nebezpečí tak nejsou ještě dostatečně prozkoumána a popsána.

Speciální funkce

Nanomateriály mají zvláštní vlastnosti, které se liší od vlastností téhož materiálu v makrosvětě. To je na jedné straně způsobeno jejich relativně velkým povrchem ve srovnání s jejich obsahem a na straně druhé jsou jejich vlastnosti ovlivněny výskytem kvantových jevů.

Čím jsou částice menší tím větší je nepoměr v množství atomů, které leží na povrchu (a mnohou reagovat s prostředím), k množství atomů, které jsou skryty uvnitř nanočástice. Například v částici o velikosti 30 nm je 5 procent z atomů na povrchu, u 10 nanometrů je to už 20 procent a 50 procent u částice velikosti 3 nanometrů. Protože chemické reakce vždy probíhají na povrchu materiálů, jsou nanočástice jsou proto mnohem reaktivnější než větší částice stejného materiálu. A navíc tato vlastnost může být také markantně ovlivněna tvarem nanočástice, takže nanoplátky, či nanotrubičky patřičné velikosti budou mít většinu atomů na svém povrchu a tudíž připravených k okamžité chemické reakci.

Nesmíme zapomínat, že nanočástice se pohybují v „jiném světě“, lépe řečeno ve světě jiné fyziky podléhají zákonům kvantové mechaniky, které jsou zcela odlišné od zákonů klasické newtonovské mechaniky. V klasické mechanice jsou fyzikální veličiny spojitě proměnné. V kvantové fyzice se fyzikální veličiny mění skokově (s kvanty) a tedy nespojitě.

pomohou nanotechnologie zlepšit množství, kvalitu a trvanlivost potravin například hovězího masa?,
Pomohou nanotechnologie zlepšit množství, kvalitu a trvanlivost potravin, např. hovězího masa?,

Tyto speciální vlastnosti umožňují využití nanočástic v různých „atraktivních“ oborech: od mikroelektroniky k medicíně, ale také při docela „obyčejné“ výrobě potravin. I když většina zamýšleného využití nanotechnologií v potravinářské výrobě je stále ještě v oblasti výzkumu. Ale na zavedení některých aplikací zřejmě nebudeme muset dlouho čekat. Odborníci předpovídají, že dojde k jejich využití ve všech fázích výroby potravin, a to od primární produkce (v zemědělství a zahradnictví), až po aplikace ve zpracovatelském (potravinářském) průmyslu.

Zdravější a bezpečnější

Využití nanotechnologií může přispět k produkci bezpečnějších a zdravějších potravin a také jejich výroba může být mnohem šetrnější k životnímu prostředí. Představte si třeba agrochemické látky, jako jsou např. hnojiva anebo pesticidy, které by mohly být „zabaleny“ do nanočástic, jež svůj obsah uvolní pouze za určitých předem stanovených podmínek, což by vedlo k jejich efektivnějšímu a cílenému využití jen tam, kde je jich opravdu třeba, a tím značně omezit znečisťování prostředí nadměrnou aplikací těchto chemických látek.

Jak by se vám líbila třeba „nanočidla“, která by mohla fungovat jako indikátory chorob nebo třeba jenom patogenů, které takové choroby mohou způsobit, například na zemědělských plodinách. Nemyslíte, že třeba balení veterinárních léčivých přípravků v takovém „inteligentním nanosystému“ by mohlo přispět k lepšímu dávkování a být mnohem efektivnější a šetrnější léčbě zvířat. Dovedete si představit, že potravinářské přísady zabalené do vhodně zvoleného nanoobalu by mohly nejen zlepšit chuť, strukturu a soudržnost potravin, ale také zvýšit jejich stabilitu a tím značně prodloužit trvanlivost potravin.

Nanomembrány mohou být v budoucnu použity pro izolaci a udržení vysoké kvality funkčních živin, jako jsou vitamíny a antioxidanty. Specifické složky potravy by se mohly balit do nanokapslí, které projdou nepoškozené žaludkem a střevní stěnou a začnou působit pouze na vybrané cílové orgány. Účinnost „funkčních potravin“ a zdraví prospěšných doplňků stravy se díky tomu může ještě výrazně zvýšit.

Vzhledem k tomu, že nanomateriály jsou pevnější, lehčí a odolnější vůči vyšším teplotám, jsou vhodné i k výrobě obalových materiálů. Takzvané „inteligentní obaly“ s biosenzory pro detekci kažení, což dokáží vizualizovat pomocí barevné změny, pomáhají předcházet otravám jídlem. Ale prozatím jich je na trhu jen žalostně málo.Odpady by nakonec mohly být za pomoci enzymatických procesů využity třeba k výrobě energie nebo dalších užitečných produktů.

Jenže, jak se rozšiřují znalosti vlastností nanočástic, tak se zvětšuje poznání, že s jejich použitím mohou být rovněž spojena rizika. Stejné vlastnosti, pro které je použití nanočástic tak zajímavé – vysoká reaktivita a schopnost pronikat přes překážky – by také mohly lidské zdraví a životní prostředí ohrozit.

léčení zvířat s využitím nanokapslí s léky může být šetrnější k prostředí a mnohem cílenější
Léčení zvířat s využitím nanokapslí s léky může být šetrnější k prostředí a mnohem cílenější
Malé částice, velké riziko?

Nanočástice jsou a vždy byly všudypřítomné v našem životním prostředí. Tvoří se přirozeně nebo se také získávají například během spalovacích procesů. V průběhu posledních několika století se množství nanočástic v životním prostředí (například v ovzduší) výrazně zvýšilo, např. rostoucím využíváním fosilních paliv. Poškození zdraví způsobená v důsledku vdechování jemných částic prachu, jsou již dlouho známá, jelikož nanočástice pronikají hluboko do plic a odtud třeba i krevního oběhu, kterým jsou roznášeny po celém těle. Existuje obava, že by průmyslově využívané nanočástice mohly obdobně pronikat do buněk živých organismů a narušit v nich normální biochemické reakce.

V současné době je znalost přesných vlastností nanočástic a jejich chování v biologických systémech stále ještě velmi omezená, a proto nemohou být dostatečně přesně posouzena rizika spojená s používáním nanotechnologií v potravinách.

Hodnocení rizika

Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) v roce 2009 navrhl pro posuzování rizika při používání nanomateriálů využívat stejný systém, jaký je používán pro klasické potraviny. Vědecké posouzení rizika potenciálního nebezpečí probíhá ve čtyřech krocích:

  1. identifikace možného nebezpečí
  2. charakterizace nebezpečí
  3. hodnocení expozice
  4. charakterizace rizika

V současné době existuje jen velmi málo údajů o expozici nanomateriálů a s tím související toxicitou. Nebylo by správné vyvozovat závěry o toxicitě nanomateriálů z údajů o vlastnostech materiálů v „ne-nano formě“. Chování a reaktivita jsou v mnohých případech naprosto odlišné.

EFSA doporučuje zaměřit se na sběr většího množství dat, na vytvoření vhodných testovacích metod a zpracování specifických studií za účelem získání dalších znalostí pro lepší možnosti posouzení rizika nanočástic. Dobré reference jsou při posuzování bezpečnosti nanomateriálů nezbytným předpokladem pro schválení jejich využití v potravinářském průmyslu.

Potřebné právní podmínky

Diskuse o možných nebezpečích nanočástic vedou k otázkám, zda jsou stávající pravidla a předpisy dostačující k zajištění bezpečnosti našich potravin.

Použití nanočástic v potravinách je v současné době řízeno řadou vnitrostátních a evropských právních předpisů, jakým je například nařízení EU o nových potravinách.

Experti předpokládají, že stávající právní předpisy by měly stačit k zajištění bezpečnosti potravin, včetně použití nanočástic. Ale ono to nejspíš nebude tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát. Nejde jen o to, že se tyto právní a technologické předpisy musí dodržovat, ale bude třeba vyvinout odpovídající kontrolní mechanismy a testovací metody pro monitorování uplatňování jak právních předpisů, tak i technologických norem.

Už brzy se dočkáme využití nanotechnologií i na našem talíři
Už brzy se dočkáme využití nanotechnologií i na našem talíři
Potřeba veřejné diskuse

Zájem vědců o využití nanotechnologie v potravinářském průmyslu je v ostrém kontrastu s nedostatkem znalostí a nízkým zájmem široké veřejnosti. To může velmi výrazně ovlivnit budoucnost nanotechnologií. Příklady z minulosti ukázaly, že spotřebitelé mají obecně spíše negativní postoj k používání nových technologií, a to zejména ve spojení s produkcí potravin. K dnešnímu dni například není v mnoha zemích kodifikováno ani používání geneticky modifikovaných organismů (GMO) při produkci potravin. Některé organizace proto vehementně bojují za uplatnění zásady předběžné opatrnosti a zákazu používání nanotechnologií až do té doby, než další vědecký výzkum přinese odpovědi na mnohé nejasnosti.

Stejně jako u GMO, tak i v případě využití nanotechnologií, jdou po boku bezpečnosti potravin také určité etické faktory, které hrají důležitou roli. Existují obavy, že v důsledku využívání této nové technologie se bude nadále rozšiřovat propast mezi bohatými a chudými. A vyvstává otázka, zda země v rozvojovém světě budou mít přístup k využívání této technologie. Mnozí argumentují tím, že je nezbytné přistoupit k zahájení široké veřejné diskuse založené na přesných a objektivních informacích, které by měly vycházet z vědeckých zjištění a s ohledem na všechny zúčastněné strany i s přihlédnutím k etickým otázkám.

Vlak nanotechnologických aplikací se nezadržitelně řítí vpřed, ale zatím nikdo neví, jak brzy přiveze první výsledky aplikace nanotechnologií přímo na talíře na našem stole.


Autor: Ze zahraničních zdrojů připravili Anna Marcinková a Ota Beran
© 2011

Datum zveřejnění: 31. 3. 2011


Zpět na domovskou stránku
TOPlist