Nanotechnologie in Functioneel Voedsel

Door Zal Soutter

Besproken Onderwerpen

Inleiding
Nanoemulsions en Nanocapsules
Nanolaminates: Eetbare Deklagen
Nanofibres: Kunstmatig Voedsel
De Zorgen Van De Consument en Regelgevende Status
Verwijzingen

Inleiding

Vele biologische structuren en systemen hebben nanoscale eigenschappen die hun eigenschappen en gedrag beïnvloeden. Aangezien ons begrip van synthetische nanotechnologie stijgt, beginnen wij more and more duidelijk te zien hoe dit verband tussen grootte, vorm, en het functionaliteitwerk in biologische systemen.

Aangezien wij more and more over biologische processen begrijpen, schijnt het waarschijnlijk dat enkele eerste toepassingen van deze kennis op voedselverwerking zullen zijn. In ontwikkelde landen, ondergaat de overgrote meerderheid van het verbruikte voedsel één of andere soort verwerking die zijn biologische eigenschappen en voedingswaarden verandert. Er is een constante inspanning van R&D om deze processen te verbeteren, en gebruik maken van van onze kennis van nanotechnologie om deze ontwikkeling te informeren wordt meer en meer gemeenschappelijk.

De Nanotechnologie heeft het potentieel om de industrie van de voedselproductie in bijna elk stadium, door landbouw, opslag en vervoer, productie, verpakking, en verwijdering te beïnvloeden. Dit artikel zal zich op één bijzonder aspect van deze toepassingen - gebruikend nanotechnologie om extra waarde of functionaliteit aan voedingsmiddelen toe te voegen concentreren.

Dit is een gebied dat bijzonder controversieel is, aangezien het menselijke opname van significante hoeveelheden nanomaterials impliceert. De voordelen moeten daarom worden getoond om belangrijker dan om het even welke risico's zeer te zijn, en een diep inzicht in de gevolgen van de producten voor het lichaam moet worden aangetoond.

Nanoemulsions en Nanocapsules

Vele functionele ingrediënten in voedsel, zoals vitaminen, antimicrobial agenten, smaakstoffen, enz., kunnen van wordt ingekapseld in een leveringssysteem profiteren, eerder dan wordt gebruikt in een vrije vorm in het voedsel. Een goed leveringssysteem kan ervoor zorgen dat de biologisch actieve ingrediënten zoals vitaminen of anti-oxyderend de plaats in het lichaam kunnen bereiken waar zij het meest efficiënt kunnen zijn zonder het degraderen. Het kan ook helpen om het ingrediënt aan een gecontroleerd tarief vrij te geven, om de concentratie in het lichaam op het optimale niveau te houden.

Diverse nanoencapsulationsystemen zijn voorgesteld die veel van deze eigenschappen konden verstrekken. Zij draaien over het algemeen rond micellen en emulsies - druppeltjes die zich vormen wanneer het olieachtige materiaal in water wordt verspreid. Deze zijn zich van belang omdat zij spontaan in bepaalde omstandigheden vormen, en konden in olie oplosbare functionele ingrediënten binnen een waterig milieu gemakkelijk bevatten.

Het probleem met de meeste emulsies is dat zij van voorwaarden vormen - enkel aangezien zij spontaan zich in bepaalde omstandigheden, zij ook spontaan kunnen scheiden als de temperatuur of de concentratie teveel veranderen - niet zeer nuttig voor een systeem afhankelijk zijn dat door diverse gebieden van het menselijke spijsverteringskanaal kan stabiel moeten blijven. De Stabilisatie van sommige materialen vereist ook toevoeging van significante hoeveelheden capillair-actieve stof, of emulgator, die food-grade moeten zijn, en de smaak of de textuur van het voedsel kunnen ongunstig beïnvloeden.

Figuur 1. Nanoemulsions kan als leveringssystemen voor actieve ingrediënten in voedingsmiddelen worden gebruikt. Het Gebruiken van veelvoudige lagen van inkapseling met een waaier van materialen kon de nanocapsulesstal houden, en de versie van het ingrediënt controleren binnen het lichaam.

De veelbelovendste oplossingen zijn complexere systemen, die in verscheidene stappen worden geassembleerd, die uit verscheidene lagen biocompatibele capillair-actieve stoffen en polymeren (proteïnen, koolhydraten, enz.) worden samengesteld. De productietechnieken nodig om multilayer emulsies als dit te produceren zouden een eenvoudige vooruitgang van de methodes zijn die momenteel worden gebruikt om emulsies in voedselverwerking te maken, zodat zou de integratie van deze technologie vrij gemakkelijk zijn.

Deze systemen kunnen hun nuttige lading door een verscheidenheid van milieu's behouden, en worden gemaakt om het actieve ingrediënt op het juiste punt vrij te geven, dat door specifieke milieuparameters zoals pH of temperatuur wordt teweeggebracht.

Figuur 2. De smaak, de textuur en shelf-life van vers fruit zoals aardbeien zouden met een multifunctionele eetbare nanolaminate kunnen worden verbeterd.

Nanolaminates: Eetbare Deklagen

De Manipulatie van materialen bij nanoscale kan voedselwetenschappers toestaan om eetbare gelamineerde films te creëren. Deze worden geconstrueerd van verscheidene nanolayers van diverse materialen, toegevoegde in een tijd door de uit elektrostatische aantrekkelijkheden tussen één laag en volgende voordeel te halen.

Deze staat de laag-door-laag benadering zeer gedetailleerde controle over de eigenschappen van nanolaminate toe, die het belangrijkste voordeel over de conventionele eetbare deklagen, zoals was en gommen is, die vaak als barrièrelagen wordt gebruikt houdbaarheidsperiode te verlengen.

De Materialen die als functionele componenten van een deklaag van het nanolaminatevoedsel zouden kunnen worden gebruikt omvatten lipiden of klei, als vochtigheidsbarrières, biopolymeren zoals koolhydraten, als een zuurstof en kooldioxidebarrière, of nanoparticulates en geëmulgeerde nanodroplets, die actieve ingrediënten konden bevatten om smaak, textuur of verschijning te verbeteren.

Nanofibres: Kunstmatig Voedsel

De recente heropleving in het gebruiken van electrospinning heeft nanofibres met een brede distributie van grootte en eigenschappen voor bulktoepassingen te veroorzaken geleid tot bespreking van het gebruiken van deze nanofibres in voedseltechnologie.

De electrospunvezels die in andere toepassingen worden gebruikt zijn gewoonlijk samengesteld uit synthetische materialen, die nuttig kunnen zijn in voedsel verpakking. Nochtans, is het recente werk naar het toepassen van de technologie op biopolymeren, hoofdzakelijk voor medische toepassingen op weg geweest. Biopolymeren van Electrospun zouden in voedingsmiddelen als textuurbepaling of vuller kunnen worden gebruikt. Het is zelfs denkbaar dat het volledig synthetische voedsel van een netwerk van van het electrospunproteïne en koolhydraat vezels zou kunnen worden geconstrueerd, ingebed met nanoencapsulated smaakstoffen en vitaminen, en bedekte met een nanolaminate met een laag om kleur en textuur te verbeteren, en het product bewaren.

De Zorgen Van De Consument en Regelgevende Status

Het Voedsel reuzeTate & Lyle heeft uit een vennootschap met een nanotech rotatie-uit van de Universiteit van Nottingham voordeel gehaald om één van de eerste voedingsmiddelen gebruikend micro of nanotechnologie in het UK te veroorzaken. Het gebruik soda-Lo® nanostructured zoute kristallen om zoute smaak bij een lagere concentratie, zonder de kwesties van agglomeratie te leveren die gewoonlijk met zeer fijn zout poeder worden ontmoet.

Terwijl de nanotechnologie-verbeterde verpakking voor voedingsmiddelen op de markt begint te voorschijn te komen, zijn de commerciële toepassingen van nanotechnologie in voedsel langzaam zich geweest te ontwikkelen, vergeleken bij het tarief van onderzoek naar de laatste jaren. Dit is grotendeels toe te schrijven aan de tegenzin van de consument om nano-verbeterd voedsel goed te keuren, en een onduidelijke wetgevende positie.

De Consumenten in het Verre Oosten schijnen het goedkeuren van nanotechnologie als positieve beweging voor de voedselindustrie dan die in de V.S., en zeker meer dan in Europa. In het UK in het bijzonder, schijnen de fabrikanten, de consumenten en de wetgevers aarzelend over de goedkeuring van de nieuwe technologieën, hoofdzakelijk wegens zorgen over gezondheid op lange termijn en milieugevolgen.

De Zeer Belangrijke cijfers in de industrie duwen voor meer ontwikkeling, nochtans. De Nanotechnologie kon shelf-life van voedsel verhogen, en de doeltreffendheid verbeteren die van flavour-enhancing en kleur-verbeterende additieven, de algemene hoeveelheid additieven toelaat om worden verminderd. Het kon verwerkt voedsel gezonder ook maken, door vetten, suiker en zout in nanoformulations te leveren die smaak bij lagere concentraties leveren, en door vitaminen en andere voedingsmiddelen te leveren gebruikend nano-dragersystemen.

Ondanks deze voordelen, schijnt het onwaarschijnlijk dat de voedselindustrie in Europa zal beginnen volledig voordeel van voedselnanotechnologie vrij sommige jaren te nemen.

Verwijzingen

Date Added: Aug 2, 2012 | Updated: Aug 13, 2012

Last Update: 13. August 2012 04:40

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit