Fragen und Antworten zu Nanotechnologie und Lebensmitteln

Last Updated : 12 May 2016

1. Was bedeutet „nano“? Wie klein ist nano?

Das Präfix „nano“ beschreibt einen bestimmten Größenbereich (wie „milli-“ oder „zenti-“). Ein Nanometer ist eine Längenmaßeinheit, die einem Milliardstel eines Meters oder einem Millionstel eines Millimeters entspricht. Die unten abgebildete Skala zeigt die relative Größe vertrauter Objekte, um zu veranschaulichen, wie winzig ein Nanometer ist:

Als Nanopartikel wird üblicherweise ein einzelnes Materieteilchen mit einer Größe zwischen 1 und 100 Nanometer bezeichnet. Nanopartikel sind zu klein, um sie mit bloßem Auge oder einem herkömmlichen Mikroskop zu sehen. Besondere Instrumente wie Rasterkraftmikroskope oder Elektronenmikroskope sind notwendig, um Nanopartikel sichtbar zu machen. 

Viele verwenden das Wort Nanomaterial als Oberbegriff für jegliches Material, das aus Nanopartikeln besteht oder eine nanoskalige Struktur aufweist. 

2. Welche Nanomaterialien kommen in der Natur vor? 

Nanomaterialien kommen in der Natur weitläufig vor. Beispiele hierfür sind Vulkanasche, DNA-Moleküle und Härchen in Nanogröße an den Füßen von Geckos, welche diesen die Wandhaftung ermöglichen. 

3. Was ist Nanotechnologie? 

Nanotechnologie ist Technologie, die im Nanobereich eingesetzt wird. Der Begriff umfasst ein weites wissenschaftliches Feld. Er kann für die Herstellung neuer Nanomaterialien mit bestimmten Eigenschaften verwendet werden, oder für die Nutzung von Nanomaterialien in Technik (wie etwa die Nutzung von Filtern mit Löchern im Nanobereich, um unerwünschte Partikel aus dem Wasser zu filtern). Der Begriff wird auch für die Nutzung bestehender Technologie (zum Beispiel Homogenisierung oder Mahlung) zur Erzeugung von Nanopartikeln verwendet. 

Während es viele in der Natur vorkommende Nanomaterialien gibt, können diese auch in bestimmten Größen, Formen und Zusammensetzungen hergestellt werden, um ein Material mit erwünschten Eigenschaften zu erhalten. Diese werden oft "technisch hergestellte Nanomaterialien" genannt. 

4. Warum Nanotechnologie nutzen? 

Wegen ihrer geringen Größe und großen Oberfläche verhalten sich Nanopartikel oft anders als größere Teilchen aus gleichem Material. Wie die Teilchengröße die Eigenschaften eines Materials beeinflussen kann, lässt sich veranschaulichen am Vergleich eines schweren und unbeweglichen Felsens mit Sand, der ungehindert durch die Finger rieseln kann. Obwohl beide aus dem gleichen Stoff bestehen, unterscheidet sich ihr physikalisches Verhalten stark aufgrund ihrer Größe. Durch Kontrolle der Größe und Form von Nanopartikeln können wir Materialien herstellen, die interessante Eigenschaften aufweisen und sich in einer Weise verhalten, die anderweitig schwierig oder unmöglich zu entwickeln wären. 

Aus diesem Grund besitzen Silber-Nanopartikel solch gute antibakterielle Eigenschaften. Sie beseitigen Bakterien, indem sie sich an die Zelloberfläche binden und in diese Silber-Ionen freisetzen. Eine Million Nanopartikel besitzen eine viel größere Gesamtoberfläche als ein größeres Stück Silber. Deshalb können die Nanopartikel vereint mehr Bakterien binden und abtöten (sie sind also ein effektiverer antibakterieller Wirkstoff). Die absichtliche Herstellung von Nanopartikeln in diesem Größenbereich könnte deshalb in Zukunft etwa für antibakterielle Beschichtungen von Oberflächen zur Lebensmittelzubereitung in Küchen nützlich sein. 

Ein weiteres Beispiel ist Titandioxid (TiO2) in Nanogröße, welches in Sonnenschutzmittel zur UV-Strahlen-Absorption aus dem Sonnenlicht dient. Größere Titandioxid-Teilchen sind weiß und werden oft als weiße Pigmente verwendet (etwa in Lebensmitteln und Kosmetik). Dagegen sind die Titandioxid-Nanopartikel aufgrund ihrer Größe für das menschliche Auge unsichtbar und erscheinen dementsprechend durchsichtig. Deshalb lassen sich TiO2-Nanopartikel zur Herstellung von durchsichtigen Sonnenschutzmitteln verwenden. 

5. Enthalten Lebensmittel Nanomaterialien?

Ja, in der Natur vorkommende Nanomaterialien sind auch in Lebensmitteln enthalten. Beispiele dafür sind Eiweiße in Milch und Kohlenstoffhydrat-Teilchen in Bier. Traditionelle Verarbeitungstechniken zur Herstellung kleiner Teilchen oder Tröpfchen in Lebensmitteln, wie etwa Mahlen (z. B. zur Mehlproduktion) oder Emulsion (z. B. in Mayonnaise), können ebenfalls Partikel in Nanogröße in Lebensmittel einbringen. Diese traditionellen Verarbeitungstechniken werden seit vielen Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten zur Lebensmittelherstellung verwendet.

In der Tat zerkleinern unsere Körper während des Verdauungsvorgangs selbst Lebensmittel zu Nanopartikeln, um so mehr Nährstoffe aus dem Essen aufnehmen zu können. 

6. Falls technisch hergestellte Nanomaterialien in Lebensmitteln oder der Lebensmittelherstellung in Europa verwendet würden, wie wäre deren Sicherheit gewährleistet? 

In der EU existiert ein Rechtsrahmen, um einen hohen Maßstab an Gesundheit, Sicherheit und Umweltschutz in Bezug auf Lebensmittel zu gewährleisten. Das allgemeine Lebensmittelrecht setzt voraus, dass nur sichere Lebensmittel auf den Markt gebracht werden. Diese und andere Rechtsvorschriften (z. B. bestimmte Regulierungen zu Lebensmittelzusätzen, neuartigen Lebensmitteln und Lebensmittelkontakt-Materialien) gewährleisten die Sicherheit von Lebensmitteln mit Nanomaterialien, unabhängig davon ob diese natürlich vorkommen oder technisch hergestellt sind. 

Zur Zeit sind keine in Europa käuflichen Lebensmittel bekannt, die technisch hergestellte Nanomaterialien enthalten. Jegliche derzeit für die Verwendung in Lebensmitteln entwickelten technisch hergestellten Nanomaterialien würden vor dem freien Verkauf eine Sicherheitsprüfung und -zulassung durch EU-Regulatoren erfordern. Hersteller unterliegen außerdem einer Kennzeichnungspflicht für Produkte mit technisch hergestellten Nanomaterialien, um diese Information für Verbraucher beim Einkauf klar verfügbar zu machen. 

7. Was sind mögliche Vorteile und Anwendung von Nanotechnologie in der Lebensmittelherstellung? 

Nanotechnologie besitzt das Potenzial, beim Einsatz in der Lebensmittelproduktion ein weites Spektrum an Vorteilen zu bieten. Einige mögliche Anwendungen und Vorteile sind: 

  • Hygiene und Lebensmittelsicherheit: antibakterielle Beschichtungen oder Nanosensoren, die bei einer Lebensmittelverunreinigung die Farbe wechseln. 
  • Nachverfolgbarkeit und Echtheit in der Lebensmittelversorgungskette: Nanobarcodes zum Identifizieren und Verfolgen von Lebensmittelprodukten. Diese Art von Technologie könnte helfen, Betrug in der Nahrungskette zu vermeiden, wie etwa den Pferdefleischskandal. 
  • Lebensmittelverarbeitung: Verbesserungen von Textur und Geschmack; Verringerung von Salz- oder Fettgehalt. 
  • Verbesserte Nährwerte: Nährstoffe, Vitamine oder Enzyme in einem Nanopartikel könnten dem Körper die Nährstoffaufnahme erleichtern und gleichzeitig jeglichen unerwünschten Geschmack der Nährstoffe verbergen. 

8. Welche potenziellen Risiken birgt die Verwendung von Nanomaterialien in Lebensmittelprodukten? 

Wie mit jeder Technologie oder jedem Produkt gehören Auswirkungen auf die Langzeitgesundheit und die Umwelt zu den potenzielle Risiken. Allerdings bedeutet die „Nano“-Eigenschaft eines Materials nicht, dass es deswegen automatisch mit mehr Risiken verbunden ist als andere Materialien oder Chemikalien. Die Sicherheit potenzieller Anwendungen von technisch hergestellten Nanomaterialien oder Nanotechnologie in Lebensmitteln müsste erst durch EU-Regulatoren geprüft und nachgewiesen werden, bevor sie in der EU verwendet werden können.

Es ist allgemein anerkannt, dass in unserem Verständnis von Nanotechnologien und technisch hergestellten Nanomaterialien noch Lücken bestehen. Weitreichende Forschung untersucht derzeit ihre Sicherheit in allen Phasen, von der Herstellung und Belastung am Arbeitsplatz zu ihrem letztendlichen Verbleib in der Umwelt. All diese Problematiken werden derzeit auf der nationalen, EU- und internationalen Ebene geprüft.

References

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