Möglichkeiten für die Nanotechnologie in Nahrungs- und Futtermitteln

22 February 2017

Nanoteilchen treten in der Natur auf und Menschen kommen täglich mit diesen Partikeln in Kontakt. Heutzutage ist es möglich, absichtlich sehr kleine Teilchen zu erzeugen. Mit Nanotechnologie eröffnen sich Möglichkeiten, die Zusammensetzung von Nahrungs- und Futtermitteln sowie Verpackungsmaterialien auf einer sehr kleinen Skala zu ändern. Diese wiederum führt zur Entwicklung neuer Lebensmittel und der Verbesserung der Lebensmittelverarbeitung und -verpackung auf Weisen, von denen Verbraucher profitieren.

Was ist Nanotechnologie?

Bei Nanotechnologie geht es um die beabsichtigte Kontrolle von Materie (einschließlich Lebens- und Futtermitteln) mit sehr kleinen Dimensionen im Bereich von 1 Nanometer (nm) bis 100 nm, und ein Nanopartikel ist ein Materiepartikel in diesem Größenbereich. Mit dem Begriff „Nano“ wird ein Milliardstel Meter (10-9m) oder ein Millionstel Millimeter bezeichnet. Um diese Größenordnung zu veranschaulichen, ist ein menschliches Haar ist etwa 80.000 nm breit.1-2 In diesen sehr kleinen Dimensionen kann sich die Materie in Lebensmitteln auf unterschiedliche und potenzielle vorteilhafte Arten verhalten, die der Lebens- und Futtermittelindustrie die Herstellung neuer Lebens- und Futtermittel ermöglicht. Außerdem besteht die Möglichkeit zur Verbesserung von Lebens- und Futtermitteln und ihrer Verarbeitungsverfahren.

Was sind die Applikationen für Lebens- und Futtermittel? Ist die Nanotechnologie neu?

Menschen kamen seit jeher mit Nanopartikeln in Kontakt und dies ist auch heute noch der Fall. Beispielsweise werden bei der Verdauung in unserem Verdauungstrakt Nahrungsmittel in Partikel in Nanobereich umgewandelt, damit wir die Nährstoffe aus unseren Speisen aufnehmen können. Natürlich auftretende Nanopartikel, oder Nanopartikel, die aus einer traditionellen Lebensmittelverarbeitung (Mahlen, Zerkleinern) entstehen, sind schon seit langen Jahren Bestandteil unserer Lebensmittel. Manche Lebensmittel verfügen über eine Struktur im Nanobereich, die für das bloße Auge unsichtbar sind (Mayonnaise als Beispiel ist eine Emulsion aus winzigen Öl- und Wasserteilchen, die zusammenhalten, ohne sich zu trennen).

Neu ist jedoch die Fähigkeit, anhand von Nanotechnologie absichtlich sehr kleine Materie, besondere Formen oder Strukturen entstehen zu lassen, die sich in einer gewünschten Weise verhalten. Ein Beispiel dafür ist die Entwicklung von Verpackungsmaterialien mit einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften. In den Vereinigten Staaten verwenden manche Bierbrauer Nanotechnologie. Anhand von Nanopartikeln in den Verpackungsmaterialien für Bierflaschen verhindert, dass Gas entweicht (damit das Bier weiterhin spritzig bleibt) und Luft eindringt (was den Geschmack des Biers verderben würde).3-4

Die allgemeine Anwendung von Nanotechnologie in der Lebens- und Futtermittelindustrie befindet sich noch in der Frühphase. Momentan werden viele nanotechnologische Applikationen entwickelt. Eine wichtige Gelegenheit kann in der Nutzung von Nanotechnologie zur Verbesserung der Nährwerte liegen: Möglicherweise ist es für den Körper einfacher, Nährstoffe, Vitamine oder Enzyme innerhalb eines Nanopartikels aufnehmen, was auch unerwünschte Aromen verdecken könnte.

Außerdem wird die Möglichkeit erforscht, anhand von Nanotechnologie die Verwendung von Antibiotika in Tieren zu verringern, was dazu beitragen könnte, die Entwicklung der Antibiotika in Tieren und Menschen zu reduzieren.5 Zu den weiteren erhofften Vorteilen aus der Nanotechnologie-Forschung gehören die Wirkung und Beförderung von Pestiziden und Bioziden, sichereres Tierfutter und Verbesserungen in der Futtereffizienz, Nano-Barcodes für bessere Rückverfolgbarkeit, und die Neuformulierung von Lebensmitteln mit niedrigerem Fett-, Salz- und Zuckergehalt, wobei der Geschmack und das Erscheinungsbild der Lebensmittel beibehalten werden.3-4 Tabelle 1 enthält einen Überblick über die potenziellen Anwendungsweisen von Nanotechnologie in Lebens- und Futtermitteln.

Abbildung 1. Einige potenzielle Anwendungsbereiche für Nanotechnologie in Lebens- und Futtermitteln

Ist Nanotechnologie sicher?

Wie bei jeder neuen Technologie oder Produktentwicklung zählen zu den potenziellen Risiken langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit und die Umwelt. Wir sollten jedoch nicht vergessen, dass ein „Nano“-Material an sich nicht riskanter als andere Materialien oder Chemikalien ist. Trotz der potenziellen Vorteile ist unser Wissen über die Anwendung von Nanotechnologie in der Lebensmittelproduktion und die Integration von Nanoteilchen in Lebensmitteln lückenhaft.6 Bei jeder potenziellen Nutzung von Nanotechnologie in Lebensmitteln müsste zuerst ihre Sicherheit bewiesen und von den europäischen Regulierungsbehörden beurteilt werden, bevor sie in der EU verwendet werden könnte. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EBL) hat einen Leitfaden über die Risikobeurteilung von Nanotechnologie on Lebens- und Futtermitteln erteilt.7 Es wird ein beträchtlicher Forschungsaufwand betrieben, um die Sicherheit der Nanopartikel in allen Phasen von der Herstellung bis zur Aussetzung am Arbeitsplatz bis zum letztendlichen Umweltkontakt zu beurteilen.

Gibt es bezüglich der Nutzung Regulierungen?

Es gibt keine spezifischen europäischen Regulierungen über die Nanotechnologie in Lebens- und Futtermitteln. Die aktuellen europäischen Bestimmungen zu Lebens- und Futtermitteln decken jedoch auf die Sicherheit bezogenen Aspekt der Nanotechnologie ab. Beispielsweise besagt das allgemeine Lebensmittelrecht in Europa, dass nur sichere Lebensmittel auf dem Markt gebracht werden dürfen. Seit 2014 müssen Lebensmittel mit Nanoteilchen gesetzlich zwingend gekennzeichnet werden, um Verbraucher auf ihre Anwesenheit hinzuweisen.6,8,9,10

Die Zukunft von Nanotechnologie

Die Zukunft von Nanotechnologie in der Lebens- und Futtermittelindustrie ist noch ungewiss. Obwohl die Nutzung viele vermeintliche und tatsächliche Vorteile verspricht, herrscht unter europäischen Verbrauchern ein mangelndes Bewusstsein über die Technologie. Wie Verbraucher auf die aktuellen und künftigen Anwendungen von Nanotechnologien reagieren werden, ist schwer zu sagen. Zweifelsohne ist die Verbraucherakzeptanz ausschlaggebend, falls die Technologie in Zukunft allgemein verwendet werden soll. Daher müssen Verbraucher über die potenziellen Vorteile und Sicherheitserwägungen informiert werden, um das Verständnis zu erhöhen. Damit kann eine unnötige Beunruhigung von Verbrauchern aufgrund mangelnder Vertrautheit mit der Technologie verhindert werden.6,7,11

References

  1. Duncan T (2011). Applications of Nanotechnology in Food Packaging and Food Safety: Barrier Materials, Antimicrobials and Sensors. Journal of Colloid and Interface Science 363(1):1-24.
  2. EUFIC (2006). A big future for the science of the small. EUFIC Food Today n°12.
  3. Amentaa V, et al. (2015). Regulatory aspects of nanotechnology in the agri/feed/food sector in EU and non-EU countries. Regulatory Toxicology and Pharmacology 73(1):463-476.
  4. RIKILT & Joint Research Centre (2014). Inventory of Nanotechnology Applications in the Agricultural, Feed and Food Sector. EFSA Supporting Publication: EN-621, 125pp.
  5. Huang S, et al. (2015). Nanotechnology in Agriculture, Livestock and Aquaculture in China. A Review. Agronomy for Sustainable Development 35:369–400.
  6. Food Safety Authority of Ireland (2010). Nanotechnology and Food.
  7. European Food Safety Authority (EFSA) (2011). Guidance on the risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain. EFSA Journal 9(5):2140.
  8. Regulation (EC) No 178/2002 of the European Parliament and of the Council of 28 January 2002 laying down the general principles and requirements of food law, establishing the European Food Safety Authority and laying down procedures in matters of food safe
  9. Gupta N, et al. (2012). Factors influencing societal response of nanotechnology: an expert stakeholder analysis. Journal of Nanoparticle Research 14(5):1-15.
  10. Handford CE, et al. (2014). Nanotechnology in the agri-food industry on the island of Ireland: applications, opportunities and challenges.
  11. Zimmer R, Hertel R & Fleur Böl G (2011). BfR delphi study on nanotechnology: expert survey of the use of nanomaterials in food and consumer products. BfR – German Federal Institute for Risk Assessment.