Indirekte Anwendung der Nanotechnologie in Lebensmitteln

Der weitaus größte Einsatzbereich der Nanotechnologie dürfte für die Nahrungsmittelindustrie im indirekten Einsatz der Nanomaterialien liegen. Beim indirekten Einsatz werden den Lebensmittelmatrizen zwar keine nanostrukturierten Materialien direkt zugegeben, aber die Nanomaterialien bzw. dessen Träger kommen mit dem Lebensmittel in Kontakt. Insbesondere müssen deshalb die Migration nanostrukturierter Materialien in Lebensmitteln verhindert und geeignete Messverfahren für den Nachweis solcher Migrationsvorgänge entwickelt werden.

Nanotechnologische Ansätze zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften werden bei der Entwicklung neuer Verpackungsmaterialien angestrebt, die Lebensmittel durch verbesserte Schutzfunktionen länger haltbar machen. So können Schutzschichten zur Verbesserung des Abriebwiderstandes eingesetzt oder zur Verhinderung der Gasdiffusion durch Behälterwände verwendet werden. In PET-Flaschen wird das Austreten von Gasen durch ultradünne Beschichtungen mit Silizium-oder Titandioxid mittels eines Plasmabeschichtungsverfahrens oder durch Einbindung undurchlässiger nanoskalierter Bleicherde-Monoschichten gehemmt. Zusätzlich sind Transparenz, Lebensmittelverträglichkeit und hohe mechanische Flexibilität der Beschichtung wichtig. Nanoskalierte Trägersysteme für Antioxidantien und Konservierungsstoffe, die in Verpackungsmaterialien verwendet werden, können die Mindesthaltbarkeit der Lebensmittel erhöhen. Außerdem können Verpackungssysteme eingesetzt werden, die als Indikatoren den Zustand der verpackten Lebensmittel überwachen und beispielsweise durch Farbumschlag Veränderungen im Produkt anzeigen, wenn die Kühlkette unterbrochen wurde oder ein Nahrungsmittel Anzeichen von Verderb aufweist. Auch könnte eine verbesserte Detektion von pathogenen Mikroorganismen (Salmonellen, Listerien und Staphylokokken) oder Toxinen (Botulinum-Toxin) durch neu zu entwickelnde Nanosensoren (DNAChips) möglich sein.

In der Lebensmittelverfahrenstechnik wird die Nanotechnologie momentan nur selten angewendet. Vielversprechende Forschungsergebnisse zeigen, dass nanostrukturierte Metall- bzw. Metalloxidpartikel ein dramatisch verändertes Katalysationsverhalten aufweisen. Neben einer beschleunigten katalysierten Reaktion können auch Reaktionswege, Konzentration bzw. Typ der gebildeten Produkte gesteuert werden. Als Anwendung könnte z. B. eine verminderte Bildung von Transfettsäuren während der Hydrierung von Fetten oder eine beschleunigte Bildung von Protein-Kohlenhydrate-Konjugaten, die als Stabilisatoren in Lebensmittelemulsionen eingesetzt werden, möglich sein. Als Immobilisierungssysteme für Enzyme sind nanoskalige Strukturen wegen der definierten Strukturen und der sehr hohen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisse geeignet. Neben den genannten Einsatzmöglichkeiten haben nanotechnologische Ansätze auch zu verbesserten Trennverfahren geführt, indem z. B. durch Modifikation der Oberflächenmembran durch nanostrukturierte Stoffe höhere Trennleistungen oder eine selektivere Separation für die abzutrennenden Stoffe erzielt werden.

QUELLE:
► Dieser Text-Auszug stammt aus dem Behr’s Jahrbuch für die Lebensmittelwirtschaft 2014