Нанотехнологии в производстве пищевых продуктов: состояние нормативной базы и проблемы безопасности
А.И. Окара,
канд. техн. наук, профессор,
завкафедрой товароведения
торгово-технологического факультета
Хабаровской государственной академии экономики и права
In the paper the author touches upon the possibilities of nano-technologies in food industry as well as the safety problems and the normative-methodical base’s state in the Russian Federation for providing safe consumption of food stuffs, produced of nano-materials.
Keywords: nano-technologies, nano-particle, micro-nutrients, nano-biocensors.
Нанотехнологии проникают во все сферы деятельности человека и становятся всё более коммерчески жизнеспособными. Первая попытка стандартизировать основные термины в этой области относятся к 2006 г., когда Американское общество испытаний и материалов (ASTM) выпустило стандарт ASTM Е 2456-06 «Общепринятая терминология, относящаяся к нанотехнологии».
Нанотехнологии (nanotechnology) — термин, относящийся к широкому кругу технологий измерения, манипулирования или объединения материалов и/или особенностей, по крайней мере, с одним измерением приблизительно между 1 и 100 нм. При этом используются свойства наномасштабных компонентов системы, отличные от объемных/макроскопических свойств.
Наночастица (nanoparticle) — в нанотехнологии субклассификация ультрамелкой частицы размером в двух или трёх измерениях больше, чем ~0,001 микрометр (1 нм), и меньше, чем ~0,1 микрометра (100 нм), которая может или не может проявлять интенсивные свойства, обусловленные размерами (ASTM E 2456-06).
Нанотехнологии уже внедрены в производство серийных изделий в микроэлектронике, авиакосмической, фармацевтической промышленности. Однако в пищевой промышленности применение нанотехнологий ограничено, хотя достижения и открытия в данной области начинают оказывать сильное влияние. Это касается ряда важных аспектов, начиная от безопасности продуктов питания до молекулярного синтеза новых продуктов и ингредиентов. Применение нанотехнологии даст много преимуществ пищевому сектору за счет создания новых оттенков вкуса, структур и ощущений, сокращения использования жиров, повышения усвояемости питательных веществ, улучшения эффективности упаковки, контроля и безопасности продуктов.
Вакуумная перегонка мазута. Технологическая схема типовой установки ...
... газа. Л.: Химия, 1985. Описание принципиальной технологической схемы установки вакуумной перегонки мазута. Построение кривой ИТК мазута Северо-варьеганской нефти. Технологический расчёт и расчёт ... реферат [1,6 M], добавлен 27.05.2010 Процесс первичной перегонки нефти, его схема, основные этапы, специфические признаки. Основные факторы, определяющие выход и качество продуктов первичной перегонки ...
В докладе консалтинговой фирмы Cientifica (2006 г.) сообщается, что затраты на нанотехнологии в пищевой промышленности были оценены в 410 млн дол. (переработка продуктов питания — 100 млн дол., пищевые ингредиенты — 100 млн дол., упаковка — 210 млн дол.).
К 2012 г. рынок нанопищи составит 5,8 млрд дол. (переработка продуктов питания — 1,303 млрд дол., пищевые ингредиенты — 1,475 млрд дол., безопасность продуктов питания — 97 млн дол., упаковка — 2 930 млн дол.) [1].
Поскольку наноматериалы уже сегодня находят применение в пищевой промышленности (фильтрация жидких продуктов, упаковочные материалы, обогащение продуктов микронутриентами, создание нанобиосенсоров и т.д.), становится актуальной задача обеспечения безопасности таких продуктов. В ряде стран ЕС и США начата разработка нормативной документации, направленной на оценку безопасности производства и продуктов, производимых с использованием нанотехнологий. В России сделаны первые попытки сформировать нормативную базу по данной проблеме.
Вопросы безопасности в наноиндустрии в той или иной мере рассматриваются в федеральных законах «О качестве и безопасности пищевых продуктов», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», «О российской корпорации нанотехнологий», в ряде постановлений Правительства РФ, в приказах Роспотребнадзора и других документах. Особенно усилилось нормативное обеспечение в этой области в 2007 — 2010 годах.
Остановимся на некоторых свойствах и факторах безопасности использования нанотехнологий для производства пищевых продуктов. Исследования показали, что наночастицы обладают биологическим действием (в том числе токсическим) и часто радикально отличаются от свойств этого же вещества в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий. Наночастицы увеличивают химический потенциал веществ на межфазной границе глубокой кривизны; благодаря небольшим размерам и разнообразным формам имеют большую удельную поверхность и высокую адсорбционную активность, а также высокую способность к аккумуляции [2].
Существующие методы оценки рисков не могут быть использованы для оценки пищевых наноматериалов, так как научные данные и методы исследования, полученные для более крупных структур, не могут быть экстраполированы на наноуровень. Учитывая возможные риски при использовании наноматериалов, Роспотребнадзор (приказ № 280 от 12 октября 2007 г.) утвердил методические рекомендации «Оценка безопасности наноматериалов». Постановлением главного государственного санитарного врача РФ от 31 октября 2007 г. № 79 была утверждена Концепция токсикологических исследований, методология оценки риска, методы идентификации и количественного определения наноматериалов. В методических рекомендациях разработан алгоритм определения уровня потенциальной опасности наноматериалов для здоровья человека. Выделены три уровня потенциальной опасности наноматериалов:
- низкий уровень потенциальной опасности (низкий приоритет).
Соответствующий наноматериал оценивается по имеющимся показателям для составляющих его компонентов в традиционной форме (макродисперсной или в виде сплошных фаз).
25 стр., 12294 словЭкспертиза и оценка качества молока и кисломолочных продуктов
... видов вредных для человека микроорганизмов. Таким образом, тема курсовой работы "Экспертиза и оценка качества молока и кисломолочных продуктов" является весьма актуальной. Целью курсовой работы является исследование теоретических аспектов в области товароведения молочных продуктов и проведение товарной экспертизы молока. Для достижения данной ...
Исследования по специфическому биологическому действию компонентов в виде наночастиц не требуются;
- средний уровень потенциальной опасности (средний приоритет).
Осуществляется общетоксикологическая оценка материалов, при необходимости проводятся некоторые виды специальных исследований;
— высокий уровень потенциальной опасности (высокий приоритет).
Учитывая, что наночастицы — вещества, способные проникать через биологические мембраны и барьеры организма, распределяться по органам и тканям, накапливаться в жировой ткани, необходимы комплексные специальные исследования, включающие тестирование генотоксичности, мутагенности, тератогенности, влияния наноматериалов на геномный (эксперссия генов), протеомный и метаболомный профиль организма, иммунотоксичности, органотоксичности, проницаемости барьера желудочно-кишечного тракта, аллергенности. Поэтому необходимы нестандартные подходы в оценке действия наноразмерных структур.
В настоящее время в мире зарегистрированы и выпускаются промышленностью более 1 800 наименований наноматериалов, среди которых есть наночастицы простых веществ, бинарных соединений и сложных веществ. Число известных наноматериалов, их производимые количества и область использования постоянно расширяются. В пищевой промышленности наноматериалы применяются в фильтрах для очистки воды при получении нового поколения бактерицидных упаковочных материалов, при обогащении пищевых продуктов микронутриентами. Предлагается использовать наночипы для идентификации условий и сроков хранения пищевых продуктов, обнаружения патогенных микроорганизмов.
Учитывая, что наноматериалы относятся к новым видам материалов и продукции, характеристика их потенциального риска для здоровья человека и состояния среды обитания является обязательной. На рисунке приведена обобщённая схема путей поступления наноматериалов в организм человека, распределения и выведения их [3].
Имеющиеся в настоящее время в небольшом количестве исследования в этом направлении указывают на то, что наноматериалы могут быть токсичными, тогда как их эквивалент в обычной форме в этой же концентрации безопасен.
В отношении влияния наноматериалов на генотоксичность, гормональный и иммунный статус, тератогенность, эмбриотоксичность, мутагенность, канцерогенность достоверные данные в литературе отсутствуют.
Рисунок — Схема путей поступления наноматериалов в организм человека, распределения и выведения их [3]
наноиндустрия пищевой продукт токсикологический
Возрастает число разработок так называемой «нанопищи», то есть использования некоторых нутриентов (главным образом жирорастворимых витаминов, макро- и микроэлементов, биологически активных веществ) в виде наночастиц или в комплексе с инертными наноматериалами — носителями с целью обогащения как продуктов массового потребления, так и специализированных продуктов питания для профилактики алиментарно-зависимых состояний у населения.
Однако эффективность использования в питании человека продуктов, содержащих наночастицы пищевых веществ, в настоящее время практически не изучена. Это обусловливает необходимость оценки биодоступности и усвояемости компонентов пищевых продуктов, получаемых нанотехнологическим путём. Токсичность наноматериалов, согласно имеющимся литературным данным, обусловлена в первую очередь развитием окислительного стресса и повреждением ДНК, что может приводить к развитию воспалительной реакции, апоптозу и некрозу клети. Нельзя исключать и наличие других механизмов токсичности наноматериалов, связанных, в частности, с их повреждающим действием на клеточные мембраны и органеллы, усилением транспорта потенциально токсичных компонентов через барьеры организма, а также возможной генотоксичностью и аллергезирующим действием.
Исследование фонтанных скважин
... 3.3 Исследование фонтанных скважин Исследование фонтанных скважин проводятся по двум методам. На установившихся и неустановившихся режимах. Исследование ... дебит скважины, допустимый условиям рациональной эксплуатации залежи и обеспечиваемый продуктивной характеристикой скважин. Исследования на ... тройниковую арматуру рекомендуют для скважин, в продукции которых содержится механические примеси. Сверху ...
В Концепции [3] установлен порядок организации надзора и проведения токсикологических исследований наноматериалов, который включает создание и организацию ведения регистра наночастиц и наноматериалов в рамках федерального регистра потенциально опасных химических и биологических веществ; оценку безопасности и проведение глубоких, всесторонних токсикологических исследований. В частности, оценка безопасности и проведение токсикологических исследований продукции, содержащей наноматериалы, включает в себя оценку безопасности наноматериалов используемых:
- в пищевых продуктах;
- при создании лекарственных препаратов и вакцин;
- в упаковочных материалах для пищевых продуктов;
- при создании парфюмерно-косметической продукции;
- при создании дезинфекционных средств;
- при создании средств защиты растений;
- при использовании в воде и очистке воды.
Предусмотрено также осуществлять оценку эффективности использования в питании человека продуктов, содержащих наночастицы пищевых веществ, биодоступность и усвояемость компонентов пищевых продуктов, получаемых нанотехнологическими методами.
Будет осуществляться пострегистрационный мониторинг наноматериалов федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия населения (Роспотребнадзором).
Нормативно-правовое регулирование по вопросам государственной регистрации новых пищевых продуктов в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 1009 от 14 декабря 2009 г. осуществляет Минсоцразвития совместно с Минсельхозом России.
Таким образом, можно считать, что минимально необходимая нормативно-правовая база в области нанотехнологий создана и продолжает развиваться.
Сегодня нанотехнологии — модная тема и часто предмет для рекламных спекуляций. Вместе с тем в пищевой промышленности, как и в других областях, проводятся серьёзные научные исследования по практическому использованию микронаноразмерных образований для создания продуктов функционального питания нового поколения. Современные достижения биотехнологии позволили выявить новые пищевые материалы, которым придают большое значение в третьем тысячелетии, — лактулозу, обладающую ярко выраженными бифидогенными свойствами, и нанотрубки из сывороточных белков, которые принципиально меняют систему формирования пищевых систем.
Обогащённые лактулозой молочные продукты находят всё больший спрос для детского, диетического и лечебного питания. Проблема синтеза нанотрубок белков молочной сыворотки ждёт своего решения.По мнению академика Россельхозакадемии А.Г. Храмцова, молочная сыворотка является идеальным сырьём для нанотехнологических операций.
Контроль качества продуктов общественного питания
... группы кулинарной продукции. Система качества, Политика в области качества, Управление качеством -, Обеспечение качества –, Виды продукции и услуг предприятий питания Предприятия общественного питания в основном производят две группы продуктов: собственно кулинарные и мучные кондитерские и булочные изделия. Кулинарная продукция представляет собой ...
Более 80 % сухого вещества (не считая воды) представлено компонентами, размер которых идеализирован к нанообласти: лактоза (70 %) — на уровне 1 нм; минеральный комплекс (в основном) — менее 1 нм в диссоциированном состоянии; сывороточные белки (от 10 нм) полностью соответствуют структуре нанокластеров. Примером реализации достижений нанотехнологии при получении продуктов функционального питания является направленный синтез пребиотиков на основе нанокластеров лактозы и сывороточных белков с использованием следующих процессов:
- изомеризация лактозы в лактулозу по механизмам L-A-трансформации и перегруппировки Амадори;
- гидролиз и трансгалактозилирование лактозы с использованием препаратов в-галактозидазы;
- ферментативный гидролиз сывороточных белков [4].
Ряд авторов рассматривает реакцию Майяра (сахароаминную), широко распространенную в природе и в пищевых технологиях, как основу для образования естественных и синтезированных наночастиц [5].
Считается, что применение наноструктур, получаемых в молочной промышленности, позволяет решить проблему их безопасности, поскольку используются естественные частицы на основе продуктов питания [4].
По нашему мнению, такое утверждение не является бесспорным, так как противоречит одному из определяющих свойств наночастиц, и здесь также необходимы глубокие теоретические и экспериментальные исследования. Технологии на основе ультрафильтрации и обратного осмоса, широко используемые за рубежом в молочной промышленности, также можно отнести к нанотехнологиям.
Практическое использование микронаноразмерных образований даёт возможность включать в состав пищевой продукции полезные вещества без ухудшения вкусовых качеств, а при создании функциональных продуктов питания — вводить в рецептуры многие лекарственные вещества для последующего позиционирования продукции в качестве лечебно-профилактической. Введение микронанокомпозитов может менять микробиологический статус продукции и существенно пролонгировать сроки её хранения. Для повышения устойчивости витаминов при тепловой обработке и хранении пищевых продуктов их вводят в виде микронаноэмульсий. Установлено, что при иммобилизации витаминов в водно-жировых эмульсиях со стабилизаторами на основе альгината натрия и карбоксиметилцеллюлозы можно получать эмульгированные системы, которые обладают повышенной устойчивостью к тепловым режимам, используемым при производстве мясной продукции [6].
Нанотехнология как многообещающая область пищевой индустрии набирает темпы, что подтверждается ростом исследований и публикаций на данную тему.
Произведённые с использованием нанотехнологии здоровые продукты питания начинают распространяться во всём мире. Это позволяет понять, как физико-химические свойства веществ с наноразмерами могут изменить структуру, строение и качество продуктов. Сближение нанотехнологии с другими науками также ведёт к дальнейшим инновациям.
Изучением наноструктур биологического происхождения занимаются специалисты по молекулярной биологии, вирусологии, генной инженерии, биофизике и другим областям.
Биотехнологами получены предварительные результаты недавно начатых исследований проникновения и выведения из организма наночастиц. Однако поиск и подтверждение безопасности продуктов, получаемых различными способами, должен базироваться на научно достоверном материале, поэтому теоретические и экспериментальные исследования и разработки активно ведутся как в нашей стране, так и за рубежом. Параллельно с нахождением новых знаний формируется правовая нормативно-техническая база этой области, позволяющая обеспечить безопасность человека и окружающей природной среды.
Молочная промышленность
... производителя на рынке молока и молочных продуктов. Основными переработчиками молока и производителями молочной продукцией в стране были предприятия молочной промышленности, объединенные в составе соответствующей под отрасли пищевой промышленности. Использование средне годовой производственной ...
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/nanotehnologiya-v-pischevoy-promyishlennosti/
1. Манинно, С. Применение нанотехнологии в пищевой промышленности / С. Манинно // Молочная промышленность. 2010. № 1. С. 40 — 41.
2. Будкевич, Р. О. Безопасность использования наноразмерных частиц / Р. О. Будкевич, И. А. Евдокимов // Молочная промышленность. 2010. № 1. С. 46 — 49.
3. Концепция токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов : утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 31.10.2007 г. № 79.
4. Храмцов, А. Г. Адаптация доктрины нанобиомембранных технологий на основе кластеров молочной сыворотки / А. Г. Храмцов // Молочная промышленность. 2010. № 1. С. 34 — 37.
5. Будкевич, Р. О. Реакция Майяра как путь образования наночастиц / Р. О. Будкевич, С. А. Емельянов, А. Г. Храмцов // Молочная промышленность. 2010. № 1. С. 55 — 56.
6. Иванкин, А. Н. Наномикротехнологии включения активных ингредиентов в пищевые концепции / А. Н. Иванкин // Мясная индустрия. 2010. № 1. С. 23 — 25.
