Нанотехнологии и продукты питания

Эффектный бренд “нано” довольно часто появляется в названиях новых товаров, которые не имеют к нему никакого отношения – “iPod Nano”, “Tata-Nano”, Андромеда “NANO” (противоугонное устройство), даже “Нано-Финанс” и “Нано-кредит”. Иногда о наличии наноматериалов в своей продукции гордо заявляют фирмы, выпускающие бытовые товары и косметические средства. Однако это вызывает неоднозначную реакцию потребителей и опасения учёных и работников здравоохранения. На отношение общества к нанотехнологиям влияют разные факторы, в том числе, конечно, большую роль играют средства массовой информации (см., в частности, ПерсТ [1]). Считается, что именно средства массовой информации вызвали в некоторых странах (особенно в Европе) рост недоверия к продуктам, содержащим ГМО – генетически модифицированные организмы.

Возможно, опасаясь такой же реакции, фирмы, использующие в производстве пищевых продуктов нанотехнологии (наноматериалы), не спешат уведомлять об этом своих потребителей, и мы не видим на прилавках таблички “содержит нано”. Но такое поведение как раз может настроить общество против нанотехнологий, полезных на всех этапах производства продуктов питания [2]. В сельском хозяйстве, например, можно повысить эффективность удобрений, пестицидов, используя нанокапсулы; в животноводстве – улучшить корма, применяя нанодобавки. Непосредственно в пищевом производстве можно снизить количество жиров, добавляя наноструктурированные ингредиенты. Наноупаковка, улучшающая хранение продуктов, уже производится. Можно привести и другие примеры – очистка питьевой воды, наносенсоры. T. Duncan в своей статье [2] подчёркивает, насколько важно уже сейчас изучить ключевые факторы, определяющие признание “нанопродовольствия” в будущем. Достоверной информации о соотношении риск/польза будет недостаточно, ведь отношение людей к “нано” пищевым продуктам имеет свою специфику. Предполагаемое вредное вещество попадает непосредственно в желудок… К тому же, когда речь идёт о еде, для многих очень важно, чтобы она была натуральной. Хотя понятие, точнее ощущение натуральности зависит от разных факторов (в том числе культурных, религиозных, национальных традиций и особенностей), всё же вполне вероятно, что для самых разных покупателей наличие наночастиц в продукте (или применение нанотехнологий в процессе его производства) будет восприниматься как ненатуральность. По-видимому, проще будет внедрять упаковку – она всегда была, как правило, ненатуральная.

Правительственные и неправительственные организации разных стран активно включились в обсуждение проблем нанопродовольствия. Постоянный комитет по науке и технике в Палате лордов британского парламента подверг критике пищевую промышленность за утаивание информации и предложил создать открытый список всех продуктов и упаковок, в производстве которых используются нанотехнологии [3]. В Российской Федерации разработаны и в июне 2011 г. утверждены Главным государственным санитарным врачом РФ Г.Г.Онищенко методические рекомендации “Контроль наноматериалов в пищевой продукции”. В них сказано, что для пищевых продуктов, произведённых с использованием нанотехнологий и содержащих наночастицы или наноматериалы, на этикетку рекомендуется выносить информацию “произведено с использованием нанотехнологий (наноматериалов)” или “содержит наноматериалы”. К сожалению, это не означает, что рекомендации будут выполнены – как и в случае с ГМО. Несмотря на бурные дебаты, ни вред, ни безопасность ГМО не доказаны. Некоторые учёные (в том числе и российские) продолжают считать, что использование ГМО в продуктах питания – “негласный эксперимент над человечеством”. Чтобы такого не произошло с нанотехнологиями, необходимо открыто обсуждать новые разработки до их внедрения на рынок. Взаимодействие наноматериалов и живых клеток очень сложное. Получено много данных о возможном токсичном воздействии на человека [4], в том числе на иммунную систему [5]. Тем не менее, по разным оценкам, разработки в области нанопродовольствия уже ведут 200-400 компаний. Данные для рынка РФ представлены на рис. 1.

Учёные из Агентства по исследованию продовольствия и окружающей среды (FERA, UK) привели в своей статье pros and cons использования нанотехнологий в пищевой промышленности (проанализированы перспективные направления, риски, пробелы в знаниях) [7]. Одно из основных направлений современных разработок – снижение количества жира в нанотекстурированных продуктах (мороженое, майонез и др.). По виду и вкусу такие продукты, по мнению разработчиков, не будут отличаться от “жирных”. Поскольку не используются нерастворимые вещества, вред для человека можно считать минимальным. К внедрению на рынок ближе всего майонез, который состоит из эмульсии с нанокаплями воды внутри.

Другое важное направление – нанокапсулы, содержащие питательные вещества или органические и неорганические нанодобавки для изменения цвета, аромата, удаления неприятных запахов и даже для защиты от микробов. В некоторых странах нанодобавки уже продаются. Особую озабоченность вызывают биостойкие неорганические наночастицы. Отдалённые последствия для здоровья неизвестны. Тем не менее, ожидается широкое внедрение в ближайшие годы. Один любопытный пример, который вряд ли порадует ценителей настоящих вин, но, возможно, повеселит читателей ПерсТа. В Амстердаме создано программируемое вино (Nano Wine) [8]. По вкусу это обычное Мерло, однако в микроволновке его легко можно превратить в “Каберне”, “Пино Нуар”, “Мальбек” и др. (рис. 2). Это “вино” содержит огромное количество нанокапсул, которые раскрываются при разных условиях обработки и придают напитку требуемый цвет, вкус и аромат.

Наноупаковку уже начали внедрять на рынок. Разработаны разные варианты. Это полимерные материалы, содержащие наночастицы; нанопокрытия на внутренней стороне упаковки; наноматериалы “второго поколения” с функциональной поверхностью. Наноупаковка обеспечивает защиту от микробов, УФ, не пропускает определённые газы, влагу, запахи. А. Чубайс в ноябре 2011г. открыл в Казани завод по выпуску гибкой упаковки с использованием нанотехнологии ООО “ДАНАФЛЕКС-НАНО” (на немецком оборудовании). С 1 декабря 2011г. в этой высокобарьерной многослойной наноупаковке выходит продукция “Махеевъ” (майонезы, кетчупы, джемы и др.) [9]. Проникновение газов, прежде всего кислорода, затруднено слоистой структурой, образованной нанокомпозитом в толще плёнки (рис. 3). Теперь при транспортировке и хранении качество не будет ухудшаться. Однако исследования необходимы и здесь – возникает вопрос, не будут ли наночастицы из упаковки проникать в продукт.

Рис. 3. Полимерные пленки с добавлением нанокомпозитов (в частности, силикатной наноглины), повышающих барьерные свойства упаковочного материала [9].	Рис. 4. Слева – ненарушенная упаковка. Справа – при попадании кислорода индикатор внутри упаковки (нижний) становится синим.

В ближайшем будущем, вероятно, следует ожидать расширение производства наносенсоров – индикаторов безопасности и качества. Они могут подавать сигнал о нарушении вакуумной упаковки, о повторной заморозке, о порче продуктов (по выделению соответствующих газов). Это очень важно для покупателей – ведь мы, как правило, ориентируемся по срокам годности на этикетках и вынуждены доверять продавцам… Автор обширного обзора [10], посвящённого проблемам наноупаковки (а также безопасности продовольствия), приводит примеры различных наносенсоров. Например, в сенсоре на кислород используются фотоактивированные наночастицы TiO₂. При попадании кислорода индикатор внутри упаковки постепенно меняет цвет (рис. 4).

И российские, и зарубежные авторы в своих публикациях подчеркивают, что успешное и безопасное внедрение всех этих интересных разработок в пищевую промышленность невозможно без совместного открытого обсуждения учёными, производственниками и потребителями. Безусловно, также необходим контроль со стороны правительственных органов. Мы должны быть уверены, что на рынок попадёт безопасная и полезная, а не только приносящая прибыль продукция.

О.Алексеева

1.     ПерсТ 17, вып.1/2, с. 4 (2010).

2.     T.Duncan, Nature Nanotech.6, 683 (2011).

3.     Nanotechnologies and Food, Volume 1: Report (2010); http://go.nature.com/cHRZfV

4.     ПерсТ 18, вып. 9, с. 4 (2011).

5.     ПерсТ 19, вып. 1/2, с. 7 (2012).

6.     И.В.Гмошинский и др., Российские нанотехнологии 5, №9-10, с. 6 (2010).

7.     Q.Chaudhry et al., Trends in Food Sci&Techn. 22, 595 (2011).

8.     www.nextnature.net/product/nano-wine/

9.     http://www.rusnano.com

10.   T.Duncan, J Colloid Interface Sci. 363, 1 (2011).