Použití nanočástic při výrobě potravin – část I
Vydáno: 3. 10. 2008
Autor:
Vlastnosti uměle vyráběných nanočástic.
Ačkoliv neexistuje žádná oficiální definice, považují se za nanomateriály ty materiály, které mají minimálně jeden rozměr pod 100 nm. Patří sem:
– nanofólie a potahy (< 100 nm u jednoho rozměru);
– nanotrubice a drátky (< 100 nm u dvou rozměrů);
– nanočástice (< 100 nm u tří rozměrů).
Nanočástice se vyskytují přirozeně (např. v popelu, jako půdní částice nebo biomolekuly), vznikají bez záměru (např. ve výfukových plynech z dieslových motorů) nebo se vyrábějí záměrně jako tzv. “engineered (manufactured) nanoparticles” (ENP).
V důsledku své velikosti vykazují nanočástice ve srovnání s běžnými částicemi odlišné fyzikálně-chemické vlastnosti. Jde například o změny optických vlastností, které vedou ke změně barvy (např. koloidní částice zlata jsou sytě červené), tepelného chování, materiálové pevnosti, rozpustnosti, vodivosti a katalytické aktivity. Nanočástice jsou ve skutečnosti předělem mezi atomovými nebo molekulárními strukturami a rozměrnými materiály (bulk materials). Například nanočástice vyrobené z polovodičových materiálů o velikosti v rozsahu ca 1–10 nm (to odpovídá průměru 10–50 atomů) jsou dostatečně velké na to, aby vykazovaly kvantové účinky a běžně se nazývají kvantové tečky (quantum dots).
Pravděpodobně však nejvýznamnější vliv na chování nanočástic má změna poměru povrch–objem. Objem se s velikostí snižuje, ale podíl atomů na povrchu částic se zvyšuje, a proto povrchové vlastnosti nanočástic převažují nad vlastnostmi objemného materiálu. Struktura a vlastnosti povrchů nanočástic jsou dále podstatně modifikovány ve srovnání s povrchy stejných materiálů v objemné formě, a to kvůli úměrně vysokému zakřivení povrchů nanočástic, většího počtu povrchových defektů i přítomnosti vysoce katalyticky aktivních míst. Cílené změny povrchových vlastností ENP lze dosáhnout potahováním nebo funkcionalizací nanočástic.
O potenciálním prospěchu ENP se dlouho vědělo, ale až donedávna nebyl učiněn krok od výzkumu k výrobě a použití. V současné době se ENP vyrábějí a to ve stále větším množství, přičemž nacházejí uplatnění v širokém okruhu výrobků i sektorů, např. v medicíně, kosmetice, textilu, strojírenství, elektronice a ochraně životního prostředí.
Očekává se, že v potravinářském sektoru dojde k rychlému zvýšení používání potravinářských přísad, aditiv, doplňků stravy a materiálů přicházejících do kontaktu s potravinami získaných pomocí nanotechnologie. Uvádí se, že více než 200 společností na světě provádí výzkum a vývoj zaměřený na využití nanotechnologie v zemědělství, výrobě, zpracování, balení nebo dodávce potravin a doplňků stravy. Nanotechnologii lze také s výhodou využít pro zajišťování bezpečnosti potravin (detektory, senzory a značení potravin). V některých zemích se již nanomateriály používají v doplňcích stravy a potravinářských obalech, ve kterých nanojíly fungují jako bariéry proti difúzi plynů a nanostříbro jako antimikribiální prostředek.
Rozšiřování nanotechnologie vyvolalo diskusi týkající se bezpečnosti těchto materiálů pro lidské zdraví a životní prostředí. Je téměř nemožné, aby lidé nebyli vystavováni účinkům ENP, např. v důsledku migrace z potravinářských obalů do potravin nebo aplikace krémů přímo na pokožku. Kromě toho neúmyslné (např. voda, odpadní voda, kaly) a záměrné (např. remediace odpadních vod) uvolňování nanočástic do životního prostředí vede k nepřímé expozici člověka (např. prostřednictvím pitné vody, potravinového řetězce aj.).