GENERAL
Revisar la información existente acerca de la nanotecnología y sus aplicaciones en la industria de los alimentos
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar más de cerca algunas aplicaciones específicas en la industria de los alimentos
Analizar las implicaciones del uso de la nanotecnología en la industria de los alimentos.
MARCO TEORICO
La palabra nanotecnología es usada exclusivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos.
La Nanotecnología estudia y trabaja en general con estructuras y materiales que tienen generalmente un tamaño de 1 y 100 nanómetros de tamaño. El interés de la nanotecnología radica en el hecho de que ese pequeño tamaño conlleva propiedades físicas y químicas que difieren significativamente de las habituales a mayor escala. Un nanómetro (nm) es un metro dividido en un millón de partes.
Se puede definir como el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala.
La nanociencia está unida en gran medida desde la década de los 80 con Drexler y sus aportaciones a la "nanotecnología molecular", esto es, la construcción de nanomáquinas hechas de átomos y que son capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares. Desde entonces Eric Drexler se le considera uno de los mayores visionarios sobre este tema. Ya en 1986, en su libro "Engines of creation" introdujo las promesas y peligros de la manipulación molecular. Actualmente preside el Foresight Institute.
El padre de la "nanociencia", es considerado Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.
Los avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y social.
Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como anunció hace unos años, Charles Vest.
LA NANOTECNOLOGÍA EN LOS ALIMENTOS
La aplicación de la nanotecnología en el campo de la alimentación permite la elaboración de alimentos más saludables, más resistentes y de mayor durabilidad.
Podría revolucionar el control y la seguridad de los productos de consumo. A pesar de que la valoración científica asume que las aplicaciones microtecnológicas facilitan algunos procesos relacionados con los alimentos, expertos del Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos del Reino Unido piden cautela y una revisión de las regulaciones actuales para determinar si son apropiadas o no en la protección de los consumidores.
Entre las aplicaciones de la nanotecnología en la industria alimentaria se pueden mencionar las siguientes:
- Controlar y evitar la disminución o pérdida del nutracéutico por el procesamiento
- Mejora en la proteína de un alimento. Aumento del contenido de aminoácidos esenciales.
- Almacenamiento de alimentos por periodos más largos elaboración de malteadas con proteínas con per alto
- Diseño de péptidos asimilables
- Producción de proteínas de leguminosas y soya sin toxicología
- Encapsulamiento de azucares libres u otras sustancias de alimentos si son potencialmente peligrosas (diabéticos, obesos, etc.)
- Construcción de envases que tengan barrera contra: O2, CO2, simultáneamente antimicrobiano
- Desarrollo de nuevos materiales de envase de: cartón, hojalata, polímero, mixtos llamados ENVOLTURAS INTELIGENTES
- A un futuro cercano elaboración de alimentos personalizados
Se estima que actualmente hay más de 300 nanoproductos alimenticios disponibles en el mercado. En 2004 había más de 180 aplicaciones nanotecnológicas en la industria alimentaria en varias fases de desarrollo. A pesar de los desajustes existentes, la industria alimentaria sigue con interés los beneficios potenciales de las nanociencias, y las predicciones apuntan a que el uso de esta tecnología puede estar más o menos generalizado en un plazo de diez años. Uno de los campos que mayor interés ha despertado la nanotecnología es el del envasado de alimentos. En este sentido se trabaja en el desarrollo de nanomateriales con características realzadas que aseguren una mayor protección de los alimentos contra efectos externos mecánicos, termales, químicos o microbiológicos.
En el Reino Unido, esta técnica se está aplicando en el sector de las bebidas con el desarrollo de un material con propiedades antibacterianas, acústicas y táctiles, más ligero que el cristal y con capacidad para fortalecer la frescura y el gusto del producto.
En EEUU, expertos de la Universidad de Rutgers, Nueva Jersey, han utilizado la técnica nanométrica para crear alimentos nutracéuticos y para desarrollar envases de alimentos que cambian de color cuando se produce algún deterioro, lo que permite alertar al productor durante el proceso de fabricación. Los alimentos nutracéuticos, lo que se conoce como «alimentos personalizados», tienen la capacidad de adaptarse al perfil nutricional y de salud de las personas y, según esta información, pueden liberar las moléculas apropiadas y retener otras.
Otras aplicaciones de la nanotecnología se refieren a la fabricación de pan de molde con omega-3 procedente de pescado, a la mejora de textura de productos lácteos, como el queso, y al control de los olores de los alimentos. Biosensores como nanochips, nariz y lengua electrónicas; análisis de composición, estimación de la vida útil y frescura, detección y neutralización de microorganismos alterantes y patógenos, aditivos, fármacos, toxinas, metales pesados, plaguicidas; detección de factores antinutricionales y alérgenos; nanoenvases, nanoetiquetado miniaturizado y desarrollo de nuevos alimentos son algunos de los términos asociados, actualmente, a la nanotecnología.
De eso hay muchos ejemplos. Algunos restaurantes de Estados Unidos ya utilizan un nanocatalizador para freír papas, creado por Oil Fresh, que permite conservar el mismo aceite durante más tiempo y bajar la temperatura de cocción en 20 grados.
En Nanotek Consortium, un grupo de 15 universidades y empresas reunidas por Kraft Foods, investigan la creación de nanopartículas que contengan aromas, sabores y colorantes específicos que permitan programar una bebida o fabricar alimentos personalizados, según el perfil nutricional de quienes los consumen. En los Países Bajos, Friesland Foods busca productos con bajo contenido de grasa, pero igual textura y sabor que los normales; mientras Lionix investiga con el Lab–on–a–chip un microlaboratorio que controla permanentemente la correcta conservación de productos frescos, como las ensaladas. También hay perspectivas para la separación de compuestos de la leche y para optimizar su transformación en productos derivados.
En un artículo publicado en The Washington Post, científicos estadounidenses presentan un proyecto que consiste en crear cápsulas comestibles que miden pocos nanómetros con la finalidad de «mejorar» ciertos alimentos y crear nuevos alimentos. Las nanopartículas «comestibles» se forman a partir de materiales como silicona o cerámica o materiales como polímeros que reaccionan en función de la temperatura o la química corporal. En este sentido, expertos de NanoTek Consortium trabajan en la creación de frecuencias de ultrasonido para crear nanopartículas con aromas, sabores o colorantes específicos.
APLICACIONES REALES
La European Food Safety Authority (EFSA) reconoce que ya ha empezado el exhaustivo estudio caso por caso de todos los materiales utilizados en esta nueva ciencia. Donde han sido aprobados el hidrosol que puede ser utilizado en los complementos alimenticios y el nitruro de titanio, un material en constante contacto con los alimentos.
Aplicaciones prontas en el desarrollo de:
Ø Nanocompuestos en el área de envasado de alimentos.
- Entre ellos se tienen nuevos tipos de materiales para envasar platos preparados con propiedades térmicas y biodegradables mejoradas.
Ø Nanosensores en el campo de la seguridad alimentaria
- Aseguran la calidad y la seguridad alimentaria con el uso de biosensores (nanochips, microarrays, nariz y lengua electrónicas) se realizan análisis de la composición, estimación de vida útil y la frescura.
- Así también para la detección y neutralización de microorganismos alterantes y patógenos, aditivós, fármacos, toxinas entre otros contaminantes.
Ø Nanopartículas y nanoesferas que permiten una mejor encapsulación que la tradicional.
Ø Nanotubos
- Material de gran resistencia para el diseño de maquinaria industrial o sensores en empresas agroalimentarias.
Ø Métodos que permitan caracterizar materiales y polímeros moléculas en nanoescalas.
Ø Alimentos interactivos, alimentos funcionales, alimentos más saludables, nutritivos
- Con mejores características organolépticas y reológicas, mejorar la productividad y reducir costos.
Ø Aportando propiedades funcionales mejoradas
- Que los alimentos con bajo contenido en sodio sepan salados.
Ø La formación de nanopartículas, nanoemulsiones y nanocápsulas,
Permitirá mejorar el valor nutricional de los productos
- Mejorar su absorción en el cuerpo, de forma que la biodisponibilidad y dispersión de los nutrientes de interés aumente.
Ø También puede contribuir a la mejora en el control de calidad de espumas y emulsiones.
NANOPARTICULAS
Las nanopartículas (Invenia, 2009) son pequeñas porciones de material, típicamente de uno a diez nanómetros de diámetro, que pueden fabricarse a partir de diferentes tipos de materiales (oro, polímeros, materiales magnéticos, etc.).
Estas unidades son más grandes que los átomos y las moléculas. No obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica, poseyendo características propias. Se sitúan en el corto plazo (Euroresidentes, 2009) como una de las aplicaciones más inmediatas de la nanotecnología con productos y sectores que ya están presentes en el mercado.
Las nanopartículas están avanzando con descubrimientos casi diarios en muchos frentes. Es el caso de los biosensores, las nanopartículas con base hierro contra tejidos cancerosos, etc.
En general, la biomedicina y la biotecnología son dos campos muy prometedores de potenciales aplicaciones. Se precisa información sobre la bioacumulación y los posibles efectos tóxicos de la inhalación y/o ingestión de nanopartículas manipuladas y sus repercusiones a largo plazo en la salud pública. Es muy importante que no solo evalúen los aspectos positivos de la nanotecnología sino también las consecuencias ambientales de la eliminación final de estos materiales (nanoparticulas).
Uno de los campos que mayor interés existe en la nanotecnología es el envasado de alimentos. Para esto se trabaja en el desarrollo de nanomateriales con características realzadas que aseguran una mayor protección de los alimentos contra efectos externos mecánicos, termales, químicos o microbiológicos.
BIOSENSORES
Son nanodispositivos compactos de análisis, integrados por un elemento de reconocimiento biológico (enzima, orgánulo, tejido, célula, receptor biológico, anticuerpo o ácido nucléico) o biomimético (polímeros de impresión molecular [PIMs], ácidos nucléicos peptídicos [PNAs] o aptámeros) asociado a un sistema de transducción de señal, que permite, empleando el software con los algoritmos apropiados, procesar la señal (eléctrica, óptica, piezoeléctrica, térmica o nanomecánica) producida por la interacción entre el elemento de reconocimiento y la sustancia u organismo que se pretende detectar (analito).
Los biosensores se caracterizan por su alta especificidad, sensibilidad y fiabilidad, su corto tiempo de análisis, su capacidad de multianálisis y para incluirse en sistemas integrados, su facilidad de automatización, su capacidad para trabajar en tiempo real, su versatilidad, la facilidad de su manejo, su portabilidad y miniaturización, su durabilidad y su bajo costo de producción y mantenimiento.
Dentro de los biosensores empleados en la industria alimentaria:
Ø Microorrays o biochips (nanochips). Son pequeños disposivos que contienen de forma ordenada una colección de moléculas biológicas (ácidos nucléicos, proteínas, anticuerpos o tejidos), ordenadas en dos dimensiones e inmovilizadas sobre un soporte sólido.
Ø Nariz Electrónica. Es un instrumento olfativo artificial que es capaz de realizar análisis cualitativos y/o cuantitativos de una mezcla de gases, vapores y olores, incluso cuando están presentes a concentraciones muy bajas (partes por billón). De forma general, una nariz electrónica consta de un sistema de exposición al aroma (que contiene la muestra a analizar), una cámara de medida (que contiene la matriz con los sensores) y un sistema informático (que registra y procesa los resultados). De los cinco sentidos, el olfato siempre ha sido el más difícil de definir y objetivizar; sin embargo, esto deja de ser un problema con las narices electrónicas, que crean huellas olfativas digitales objetivas, reproducibles y fiables.
Ø Lengua Electrónica. Es un dispositivo con un funcionamiento similar, aunque en este caso la muestra a analizar es un medio liquido, del que se detecta artificialmente su sabor mediante sensores capaces de reconocer y cuantificar los cuatro sabores básicos.
Funciones
Ø Análisis de composición,
Ø Estimación de la vida útil y frescura,
Ø Detección y neutralización de microorganismos alterantes y patógenos, aditivos, fármacos, toxinas, metales pesados, plaguicidas
Detección de factores antinutricionales y alérgenos; nanoenvases, nanoetiquetado miniaturizado y desarrollo de nuevos alimentos son algunos de los términos asociados, actualmente, a la nanotecnología.
MICROCAPSULAS
Consiste en aplicar una capa o cubierta delgada de un agente de recubrimiento adecuado sobre pequeñas partículas de sustancia sólida, líquida o dispersiones para proteger algunas sustancias medicamentosas o facilitar su almacenamiento y manipulación, también se puede hacer para ceder o provocar la cesión del medicamento recubierto en condiciones particulares o de una manera prolongada. Estas condiciones harán que ese medicamento tenga unas condiciones de comportamiento dependientes del pH, humedad, presión, o combinación de todos ellos. Es una técnica compleja y a la vez sencilla. La limitación de la técnica es el tamaño de partícula que oscila de unas pocas micras hasta 500 micras.
Funciones
Ø Para cambiar algunas de las propiedades físicas con el fin de proteger y hacer compatible de algún componente de la formulación.
Ø Proteger o proporcionar una cubierta a sustancias que son fácilmente alterables (facilitar la estabilidad)
Ø Para programar la cesión del principio activo
Ø Modificar propiedades del medicamento
Ø Enmascarar caracteres organolépticos
Ø Evitar que las sustancias se evaporen por ser volátiles
Ø Aplicación concreta de la microencapsulación
Ø Fabricación de microcápsulas, monocpas, liposomas de acción sostenida, cesión de medicamentos controlada.
Ø Aumento de la estabilidad, proteger de la luz, humedad (vitaminas)
Ø Preparar formulaciones con sustancias incompatibles entre sí.
Ø Enmascarar malos caracteres organolépticos
Ø Estabilizar sustancias volátiles (aceites esenciales)
En el futuro se dispondrá de materiales cuyas propiedades cambiarán en función de parámetro como la temperatura y otros que se autorepararán en caso de rasgarse o perforarse.
Otra idea innovadora es el uso de nanosensores incorporados al envase para detectar cantidades mínimas de agentes químicos, como los producidos cuando un alimento empieza a deteriorarse o se ha contaminado, y que avisarán al consumidor virando de color.
Entre las perspectivas para el futuro se encuentran los alimentos con niveles reducidos de sodio, pero con sabor salado gracias a su interacción con la lengua. Alimentos funcionales capaces de aportar una cantidad apropiada de calcio a los consumidores con osteoporosis.
Alimentos con nanofiltros diseñados para retener las moléculas susceptibles de provocar reacciones alérgicas. A largo plazo, podrían crearse nanosensores que detectaran el perfil individual de una persona y activaran la emisión de las moléculas apropiadas personalizando el alimento según sus gustos o necesidades.
RIESGOS
La nanotecnología tiene detractores que dicen que el impacto del uso de nanoproductos en alimentos y plantas puede afectar al ambiente y la salud humana. Así, ya hay solicitudes que piden una moratoria global inmediata, hasta que se establezcan los reales impactos sociales, económicos y ambientales de esta nueva revolución industrial. Científicos de la UE solicitaron modificar la legislación para detener las ventas masivas.
Así mismo, el Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos británico (IFST) reclama cautela y argumenta que se debe garantizar a los consumidores que cualquiera de estos avances es seguro.
La mayor preocupación se centra en la posible ingestión de nanopartículas libres», admite el IFST, debido especialmente al pequeño tamaño de las partículas, que les permitiría llegar a regiones dentro de las células o tejidos habitualmente inalcanzables para las partículas macroscópicas de la misma exposición. Por este motivo, los expertos británicas aseguran que «es posible que las pruebas convencionales sobre toxicidad sean inadecuadas».
En esta misma línea se pronuncia la Agencia de Alimentos británica (FSA), que acaba de iniciar un trabajo en forma de proyecto para recopilar datos sobre el uso de la nanotecnología en alimentación. Uno de los temores de los expertos se refiere a la presencia potencial en alimentos de nanomateriales, «materiales que tienen por lo menos una dimensión menor de 100 nanómetros», definición de la Royal Society que incluye películas muy finas, tubos y estructuras, así como nanopartículas, inferiores a 100 nm (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). Hasta el momento, la FSA reconoce que no existe, en forma de normas y leyes, información asociada a esta tecnología que proteja al consumidor.
Uno de los puntos que más cojea se refiere al etiquetado, para el que aún no existen requisitos específicos de información de alimentos que contienen nanopartículas. El informe Nanociencia y nanotecnologías: oportunidades e incertidumbres reflejaba, en 2004, las ventajas y los puntos débiles de esta tecnología.
CONCLUSION
La nanotecnología y sus múltiples aplicaciones en muy diversos campos de la industria.
En países en desarrollo como el nuestro, la implementación de productos industriales con base nanotecnológica podría constituir una vía al desarrollo.
Las universidades comienzan a realizar en este sentido un esfuerzo grande y merece todo el apoyo institucional, el soporte gubernamental, tanto financiero como promocional, para que el interés de la industria permita desarrollar nuevos campos de aplicación e innovación de productos.
El campo de la industria alimentaria y sus aplicaciones en nanociencia y nanotecnología es uno de los puntos de la agenda obligada para el desarrollo del sector, que beneficiaría tanto al consumidor local como a la economía nacional al permitir al país competir a nivel internacional, con productos alimenticios innovados.
Existen riesgos y por ello es necesario que la investigación científica centre sus esfuerzos también en asegurar que esta tecnología no tendrá riesgos para la salud humana.
BIBLIOGRAFIA
rolo.bligoo.com/.../La-revolucion-de-la-nanotecnologia-en-los-alimentos.html - España
Leticia Almengor. 2009. Nanotecnologia en la industria alimentaria. PDF. Páginas 43 a 52. Facultad de Ingeniería - Universidad Rafael Landívar. Revista Electrónica No. 13
INVENIA. “Nanopartículas”. http://www.invenia.es/nanoparticulas
EURORESIDENTES. “Nanotecnología de Alimentos”. htttp://www.euroresidentes.com/Blogs/nanotecnologia/2 007/04/nanotecnologa-de-alimentos.html
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