Nanomateriály a potraviny
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).
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).
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.).
Podrobně se studovala plicní toxicita částic obsažených ve vzduchu (většinou se uvádějí jako ultrajemné částice < 10 um) a ví se tak, že toxicita silně souvisí s velikostí částic. Dosud však není mnoho známo o toxicitě ENP a jejich vlivu na lidské zdraví a životní prostředí (vodu a půdu). Některé studie však naznačují jejich (eko-)toxicitu. Uvádí se, že různé typy nanočástic působí cytotoxicky, prostupují buněčné vrstvy a akumulují se v tkáni. Je známa toxicita fullerenů a nanočástic TiO2 vůči Daphnia a jiným vodním species a také fytotoxicita nanočástic oxidu hlinitého. Fullereny, stříbro a jiné nanočástice vykazují rovněž antibakteriální účinky, které se využívají v prostředcích na ochranu zdraví a ve vodném prostředí
Dokonce v případech, kde nanočástice nevykazují žádnou akutní toxicitu, zůstávají nezodpovězeny otázky dlouhodobých účinků, bioakumulace a vlivu na strukturu (webs) potravin. ENP mohou rovněž ovlivňovat toxicitu jiných látek, protože je o přirozených nanomateriálech známo, že působí jako "nanovektory" pro kontaminanty. Studie zaměřená na kapra ukázala zvýšenou bioakumulaci kadmia v přítomnosti nanočástic TiO2.
Je proto velmi důležité, že se začalo s objasňováním chování ENP v potravinářských materiálech, spotřebitelských výrobcích a environmentálním prostředí a také toxicity ENP pro lidí a životní prostředí. K tomu je zapotřebí mít k dispozici analytické metody, které umožní detekci a charakterizaci ENP v řadě typů matric.
Vývoj v oblasti nanotechnologie postupuje rychle, a proto se očekává, že v budoucnu bude stále více výrobků, které budou obsahovat některý typ nanomateriálu. Dosud se však ví málo o výskytu, působení a toxicitě nanočástic. Nedostatečná znalost je zapříčiněna například tím, že chybí metodologie pro detekci a charakterizaci uměle vyrobených nanočástic v komplexních matricích, tj. vodě, půdě nebo potravinách.
V práci publikované pod názvem "Detection and characterization of engineered nanoparticles in food and the environment" je podán přehled o různých analytických technikách, které jsou k dispozici pro detekci i fyzikální a chemickou charakterizaci vyrobených nanočástic a to ve výrobcích (product formulations), životním prostředí a potravinářských materiálech. Dosud se udělalo málo práce v souvislosti s detekcí a charakterizací vyrobených nanočástic v potravinách.
Zdroj: Food Additives & Contaminants 25, 2008, č. 7, www.bezpecnostpotravin.cz
Sdílet článek na sociálních sítích
