Nanotecnología

Por Gurkhy

Es un hecho que la aplicación de la nanotecnología a los alimentos está creciendo rápidamente. Una prueba de ello son los muchos artículos que se han publicado sobre el tema, no sólo en revistas especializadas, si no también en páginas dirigidas a un público más general, como el Newsletter de supermercados Eroski. Las ventas mundiales de "nanotechnology products" para el envasado de comida y bebida fueron de 860 millones de dólares en 2004 respecto a los 150 millones de 2002. En el año 2000, Kraft Foods puso en marcha su propio laboratorio de nanotecnología, apostando por la innovación en el mercado de las bebidas.

Todo esto ha llamado la atención de los gobiernos y de las empresas privadas, ya que es un hecho que la regulación de la nanotecnología todavía no está dirigida a su uso en los alimentos.

Para alcanzar una regularización universal de estos productos hace falta llegar a un consenso sobre factores como el tamaño de la partícula, procesado, propiedades físicoquímicas, seguridad y riesgos. También es necesario comprender que la nanotecnología generará aplicaciones que involucrarán diversas agencias de control y regulación.

En un artículo del 2006 publicado por la Information Systems for Biotechnology (ISB), organización que se encarga de proporcionar información sobre las ventajas y riesgos de la biotecnología en la agricultura y el medio ambiente, se habla de los nuevos avances que se están produciendo en el campo de la industria alimentaria gracias a la incorporación de la nanotecnología, y de la necesidad de establecer un mecanismo regulador (Jones, P.B.C. "A revolution in agriculture and the food industry", (2006)).

En "The development of regulations for food nanotechnology", C-F. Cahu, S-H. Wu y G-C. Yen proponen diferentes criterios a tener en cuenta en el momento de realizar la regulación de la "nanocomida". Algunos de los puntos clave son:

1. Tamaño de la Partícula

¿Cuál es el límite para la nanocomida?

¿Qué tipo de técnicas de análisis se utilizan para medir estas partículas?

¿En qué momento del procesado del producto debe medirse el tamaño de la partícula?

2. Propiedades Físicas y Químicas

¿Los materiales de la nanocomida son naturales o artificiales?

¿Serán asimilados y metabolizados por el organismo humano los productos con nanopartículas de igual manera que los productos convencionales?

Considerar las propiedades mecánicas, térmicas, estabilidad del pH, concentración, masa, solubilidad, etc.

3. Procesado

¿Son los nanomateriales producidos mediante la síntesis a partir de materiales más elementales (proceso "bottom-up") o a partir de la reducción un material grande mediante troceo y separación hasta llegar a la nanoescala (proceso "top-down")?

Debido a la alta capacidad de adsorción de la superficie de estos materiales, ¿hay compuestos dañinos generados al final del proceso?

4. Seguridad

¿Son los nanomateriales modificados químicamente?

¿Se los considera una nueva substancia?

Considerar los peligros de la acumulación de nanomateriales en el organismo humano.

¿Qué métodos se utilizan para mostrar y afirmar la toxicidad de nanomateriales?

Los progresos en este campo no han tardado en hacerse notar:

· El proyecto Europeo CORDIS (Servicio de Información para la Investigación y Desarrollo de la Comunidad) presenta en su página web su informe "Actividades Europeas en aspectos éticos, legales y sociales y gobernabilidad de la nanotecnología", que muestra un historial de los fondos destinados en la Unión Europea a la investigación en nanotecnología así como los diferentes proyectos relacionados con su entendimiento, divulgación, y estudio desde los ámbitos de la legalidad, la ética y la influencia social, haciendo un resumen de los proyectos actuales. Es un informe muy completo que nos da una idea general de la investigación actual de la nanotecnología y el esfuerzo de la Unión Europea para conseguir un marco general que englobe todos los ámbitos que se desprenden de la misma.

· En el portal Nanoforum podemos encontrar artículos que hacen referencia a la regulación y el riesgo de la nanotecnología.

· El portal inglés http://www.safenano.org/ muestra de manera independiente los avances en la regulación de la nanotecnología, los eventos futuros en la Unión Europea así como los artículos más modernos sobre efectos de las nanopartículas en el organismo humano, sin duda un enlace muy útil para estar al día sobre los avances reales de la nanotecnología, los que ya suponen una aplicación en la vida cotidiana.

Por Gurkhy

La nanotecnología está presente en nuestra vida diaria de una manera mucho más importante de la que imaginamos. Prueba de ello es el artículo elaborado por el departamento de Ciencia alimenticia y Biotecnología de la Universidad Chung Hsing (Taiwan) y divulgado por la publicación  “Trends in food Science & Technology ”, que da cuenta de algunas de las aplicaciones de esta rama de la ciencia en un sector tan fundamental como el de la alimentación.

En concreto, se enumeran usos en hasta cuatro ámbitos diferentes:

Procesamiento de comida:

• Diseño de colores y sabores: ¿Cómo hacer un zumo más sabroso o más atractivo a los ojos del consumidor? Añadiendo nanocápsulas que luego estallan. En este caso la clave es saber cuáles deben estallar, cuándo y con qué frecuencia, para que la mezcla de colores sea la deseada y no nos encontremos con un batido de color sospechoso y sabor extravagante…

• Purificación de agua: Con la ayuda de nanomembranas. Eso favorecería especialmente a los países en desarrollo, ya que la desalinización y el reciclaje del agua serían mucho más baratos con esta técnica según han demostrado científicos de la Universidad de California con el diseño de una membrana que necesita menos energía para que el agua sea bombeada a través de ella.

• Desarrollo de hierbas medicinales: Extracción de los principios activos de las plantas medicinales y encapsulación de los mismos.

• Refinar el aceite usado: Un nanodispositivo catalítico consigue refinar el aceite ya usado para freír.

• Proteínas de leche: La alfalactoalbúmina, una proteína de la leche, permite formar nanotubos para la nanoencapsulación de moléculas que se quieran incorporar a algunos alimentos, como por ejemplo las explicadas en los puntos anteriores. También se pueden utilizar para hacer gelatinas, soluciones viscosas, etc.

Envasado de comida:

• Plata, TiO₂, SiO₂: Se pueden añadir nanopartículas de estos elementos en los materiales de envasado para incrementar la resistencia al calor, proteger los alimentos de los microbios, de la luz ultravioleta. También pueden hacer los materiales más o menos permeables.

• Nanocompuestos de nylon: Se utilizan para botellas de cerveza y otras bebidas alcohólicas. Su objetivo es evitar que se evapore y conservar su frescura.

Nutraceutical delivery:

• Introducción de nanopartículas como antioxidantes o carotenoides en el agua y en los zumos.
• Nanocápsulas utilizadas para el transporte de vitaminas, minerales y aceites esenciales, y el encapsulamiento de las mismas para protegerlas y preservar el sabor de los alimentos.

Seguridad y detección:

• Un nanocantilever recubierto de proteínas, que por naturaleza vibra a una determinada frecuencia, es una nueva clase de sensor de silicona extremadamente pequeño para la rápida detección de virus y bacterias. Cuando una bacteria llega al dispositivo, éste comienza a vibrar con una frecuencia distinta, lo que facilita su localización.

Por Cristina Chamorro Poyo

GoodFood, Seguridad y calidad alimentaria con microsistemas, es el nombre de un proyecto integrado, ya introducido en este blog, que tiene como objetivo el desarrollo y la aplicación de micro y nanosistemas que hagan posible el control de la calidad y seguridad en los alimentos a lo largo de toda la cadena de producción.

Los antibióticos bectalactámicos, el cloranfenicol, las tetraciclinas y las sulfonamidas son los cuatro grupos de antibióticos que más preocupan a las empresas lácteas y para los cuales es prioritario desarrollar sensores que permitan detectar su presencia en el momento de recoger la leche. Esto es posible gracias a las características y ventajas de estos sistemas (menor tamaño y coste, mayor rapidez respuesta, portabilidad, menor consumo de reactivos), que permitirán un mayor número de tests y una mayor proximidad al producto.

GoodFood se centra inicialmente en productos como la leche y derivados, la fruta, zumos de fruta, el pescado y el vino. El lema que resume el objetivo final del proyecto es "llevar el laboratorio al alimento y del campo hasta la mesa".               

Sin embargo, los posibles residuos a detectar y controlar en los alimentos son numerosos. Por eso, una de las primeras acciones realizadas en GoodFood ha sido recoger la opinión de empresas representativas del sector en Europa para delimitar cuales son los residuos prioritarios.

Encuesta a empresas representativas

Para las empresas lácteas, los antibióticos más problemáticos son los bectalactámicos, cloranfenicol, tetraciclinas y sulfonamidas, familias de antibióticos ampliamente usados en el ganado. Su presencia en la leche es nociva para la salud del consumidor y, además, dificulta la producción de quesos o yogures, ya que impiden la proliferación de las bacterias responsables de la fermentación y la curación del producto.

Otros antibióticos que preocupan a las empresas son los macrolidos y aminoglicosidos, aunque en la práctica se prescriben conjuntamente con algún otro antibiótico de los cuatro grupos previamente mencionados, por lo cual bastaría con desarrollar un sensor que detectara uno u otro antibiótico. Otro residuo que preocupa a las empresas son las quinolonas, no tanto porque se use en el ganado (está prohibido en vacas lecheras) sino porque es un residuo a controlar según la normativa.

En GoodFood se desarrollan sistemas multisensores y kits rápidos que permitirán detectar en 10 minutos la presencia de esos antibióticos en el mismo momento en que la leche es recogida en la granja, recién ordeñada de las vacas, y antes de incorporarla al camión de recogida, para evitar la contaminación de todo el producto.

Las empresas vitivinícolas consultadas, por su parte, revelan en el cuestionario que los pesticidas que más les preocupan y deberían, pues, ser prioritarios en su detección son el 2,4,6 triclorofenol, la simazina, la atrazina y el clozolinato. Casi todas las empresas coinciden en la necesidad de sistemas basados en microtecnologías que detecten la presencia de pesticidas en la cadena de producción del vino, especialmente en puntos críticos como en la viña, en la recepción de la uva, en el embotellado tras el paso por las cubas y antes de comercializarlo. La presencia de pesticidas en la uva y en el vino puede deberse al uso de estos compuestos en el tratamiento de los viñedos, pero también a residuos presentes en la madera de los barriles o en el corcho del tapón (si los árboles o la madera han sido tratados).

Precisamente en el sector vitivinícola será donde GoodFood aplicará la primera experiencia piloto que llevará el laboratorio desde el campo hasta la mesa. Lo harán controlando a base de sensores ubicados en todas las partes y fases de una planta productora de vino, y conectando estos sensores a un sistema central de recogida y análisis de datos. El sistema controlará desde la luz, la humedad o la temperatura de los viñedos, hasta la existencia de pesticidas en las barricas o el ambiente de las bodegas. De esa forma se podrá analizar automáticamente los resultados y prever posibles problemas, como el mayor riesgo de aparición de hongos en los viñedos, o la presencia de residuos indeseables en las barricas. Esta experiencia se llevará a cabo en Italia.

Otras dianas del proyecto son mohos como Aspergillus en la uva y Penicillium expansum en las manzanas. Igualmente, GoodFood trabaja en el desarrollo de microsistemas para la detección de las micotoxinas generadas por esos mohos: patulina, generada por Penicillium expansum, en zumos de manzana; ochratoxina A, generada por Aspergillus, en uvas y vino; y la aflatoxina M1, presente en la leche si la vaca ha comido alimentos contaminados con la micotoxina aflatoxina B1 (la aflatoxina M1 es resultado de la metabolización en el hígado de la vaca de la aflatoxina B1). También se desarrollarán microsistemas para detectar Listeria y Salmonella en leche y queso tierno.

     Goodfood desarrolla sensores de DNA para la  detección de patógenos como Salmonella o Listeria

Detectar el estado de la fruta y del pescado

En GoodFood también se desarrollan microsistemas para la detección de las emisiones gaseosas de los alimentos que pueden servir, por ejemplo, para determinar el estado de la fruta conservada durante largo tiempo en ambientes controlados o para detectar la rápida degradación del pescado. Los principales objetivos son el desarrollo de sistemas para la detección conjunta del etileno (indicador del estado de madurez de la fruta) y el amoniaco (indicador de fugas en el sistema de refrigeración de las cámaras). En el caso del pescado, las emanaciones que pueden actuar como indicadores de la pérdida de frescura son la TMA (trimetilamina), el amoniaco y el TVB-N (nitrógeno básico volátil).

   Cromatógrafo de gases miniaturizado para la detección de aminas volátiles en pescado. Sistema desarrollado por CNR-INM Bolonia (Italia)

El desarrollo de plataformas que incorporen los sensores de gases antes mencionados que permitan el control de los alimentos a lo largo de toda la cadena logística es otro de los objetivos principales y que sin duda se conseguirá en un futuro.

Páginas web de interés: 

http://www.azti.es/muestracontenido.asp?idcontenido=264&content=8&nodo1=26&nodo2=0 

http://prensa.vlex.es/vid/food-coordina-lacteos-pescados-zumos-17406187

http://www.dicat.csic.es/goodfood_esp.html

http://www.alimentatec.com/muestrapaginas.asp?nodo1=0&nodo2=0&idcontenido=592&content=18

  ¿Os imagináis que pudiesen reducirse las calorías de los alimentos manteniendo su valor nutritivo?, ¿que existiese la posibilidad de generar alimentos medicinales?, ¿o incluso mejorar la producción a la vez que se protege el Medio Ambiente?

    Nadie duda que el creciente desarrollo de la Nanotecnología permitirá alcanzar éstos y otros muchos objetivos, pero ¿bajo qué riesgos? Actualmente muchas empresas alimentarias están fascinadas con la capacidad de innovación y desarrollo que ofrece la Nanotecnología. De hecho, ya se encuentra en el marcado la primera generación de productos basados en la nanotecnología, como conservantes de aceite, envases recubiertos con agentes antimicrobianos o colorantes sintéticos. Entre estos últimos destaca el licopeno sintético (con dimensiones entre 200 y 400 nm), que se utiliza como colorante para alimentos, con beneficios para el corazón, asma y tumores de próstata. Este nuevo colorante sustituiría al licopeno natural extraído del tomate y otras frutas.

     Sin embargo aún existen recelos entre los consumidores sobre los posibles riesgos que pueden conllevar estos productos en la salud y el Medio Ambiente. De hecho, apenas se han realizado estudios rigurosos que profundicen en el efecto que estas nanopartículas ejercen sobre el cuerpo humano o el Medio Ambiente.

     Por tanto, es imprescindible que gobiernos, empresas y organismos como la FDA (Food and Drug Administration) aúnen esfuerzos con el fin de crear una legislación con la que proteger a los consumidores y fomentar la innovación y el desarrollo.