No. 1

Всемирная
организация
здравоохранения
Международная сеть органов по безопасности пищевых продуктов
(ИНФОСАН)
7 февраля 2008 г. (Rev. 1 марта 2008 г.)
Информационная записка ИНФОСАН No. 1/2008 – Нанотехнология
Нанотехнология
•
•
•
•
•
РЕЗЮМЕ
Нанотехнология имеет дело с объектами, размер которых составляет, как правило,
1-300 нанометров (один нанометр равен 10-9 метра).
Нанотехнология разрабатывается в целях использования в пищевой
промышленности "от фермы до стола" и уже применяется в упаковочных материалах,
используемых для пищевых продуктов.
Как и в случае всех новых материалов, используемых в пищевых продуктах и в
процессах их обработки, материалы, измеряемые в наномасштабе, необходимо
оценить - до их включения в пищевые продукты - на наличие потенциальных медикосанитарных и экологических рисков.
Выгоды и риски, обусловленные нанотехнологией, необходимо хорошо понимать и
открыто обсуждать с участием всех заинтересованных сторон, включая
промышленность, органы регулирования и потребителей.
Необходимо разработать и реализовать стратегию информирования об использовании
нанотехнологии в пищевой промышленности.
Нанотехнология
Нанотехнологию можно определить как процесс создания, изготовления и
применения структур, устройств, систем и материалов посредством ограничения
размеров и формы этих материалов на атомном и молекулярном уровне. Речь, как
привило, идет об использовании структур, размер которых составляет <300 нм.
Нанометр (нм) равен одной тысячемиллионной метра (10-9 метра). Диаметр одного
человеческого волоса составляет около 80 000 нм, диаметр красного кровяного
тельца - приблизительно 7000 нм, диаметр молекулы ДНК - от 2 до 2,5 нм и диаметр
молекулы воды - почти 0,3 нм. Интерес к нанотехнологии заключается в том, что
небольшие размеры придают данному материалу такие физические и химические
свойства, которые в значительной мере отличаются от свойств их аналогов,
имеющих более крупные размеры. Различия в определениях того, что является
предметом нанотехнологии, привели к некоторой путанице. Официального
определения Кодекс Алиментариус до настоящего времени не имеется.
Применение нанотехнологии в пищевой промышленности
Нанотехнология будет оказывать существенное воздействие на жизнь потребителей.
Это находит отражение в постоянном увеличении наличия нанопродуктов,
доступных по сети Интернет. Специалисты в области пищевой промышленности
прогнозируют, что нанотехнология будет также оказывать существенное
воздействие - как прямое так и косвенное - на продукты питания.
Большинство пищевых продуктов содержит частицы естественного происхождения,
размеры которых вписываются в наномасштаб. Например, протеины представляют
собой обычно сферические структуры размером 1-10 нм. Большинство
полисахаридов (углеводов) и липидов (жиров) - это линейные полимеры, толщина
которых составляет менее нескольких нанометров. Функциональные свойства
многих сырьевых материалов и успешная переработка пищевых продуктов
обусловлены наличием, модификацией и возникновением самоформирующихся
наноструктур. Конкретные примеры таких наноструктур включают плоские
упорядоченные структуры волокон целлюлозы в стенках растительных клеток,
кристаллические структуры в крахмале и переработанные пищевые продукты на
основе крахмала, которые определяют степень клейстеризации и усиливают
полезные диетологические свойства пищевых крахмальных продуктов в процессе
переваривания пищи, волокнистые структуры, которые регулируют плавление,
формирование и текстуру желатина, и наноструктуры (мицеллы), которые
образуются на границе контакта масла и воды или воздуха и воды и регулируют
стабильность пищевой пены и пищевых эмульсий. Более полное понимание
природы наноструктур в пищевых продуктах обеспечит более широкие возможности
для рационального выбора, модифицирования и переработки сырьевых материалов.
Таким образом, использование нанотехнологии должно, как предполагается,
способствовать дальнейшему повышению качества и безопасности пищевых
продуктов.
Внимательное изучение продуктов, которые имеются в наличии или находятся на
стадии разработки, позволяет сделать вывод о том, что одно из основных
перспективных направлений роста будет лежать в разработке новых составов
пищевых добавок. Общий подход к работе в этой области заключается в разработке
носителей или материалов, размеры которых исчисляются нанометрами, в целях
улучшения функционально-технологических характеристик пищевых добавок.
Свойства наночастиц также повышают их привлекательность в плане улучшения
усвоения и биодоступности дополнительных питательных веществ, таких как
витамины, питательные вещества и микроэлементы.
Еще одним примером использования нанотехнологии в пищевой промышленности
являются материалы, которые находятся в контакте с пищевыми продуктами.
В настоящее время нанокомпозиционные материалы получили широкое
распространение в качестве упаковок или покрытия, которое наносится на
пластиковые емкости в целях ограничения диффузии газа и увеличения срока
хранения. Продукты, созданные на основе нанотехнологии, все шире используются
в производстве антимикробных материалов, находящихся в контакте с пищевыми
продуктами, которые поступают в систему сбыта в качестве упаковки или покрытий.
Нынешние исследования таких "чувствительных" поверхностей направлены на
разработку материалов с такой поверхностью, которая может реагировать на
бактериальное загрязнение и противодействовать размножению бактерий.
Существуют также примеры косвенного применения нанотехнологии в пищевой
промышленности. Силиконовые чипы изготавливаются с помощью нанотехнологии
на протяжении уже более 20 лет, и имеются достаточные основания полагать, что
сенсоры с наноразрешением, способные обнаруживать химические и биологические
загрязнители, будут значительно способствовать повышению безопасности и
качества продуктов питания. Кроме того, использование наномерных фильтров для
улучшения качества воды и экологической реабилитации может способствовать
повышению безопасности продуктов питания, в особенности в развивающихся
2
странах. Прогресс в области технологии маркировки, в основе которой будет лежать,
скорее всего, использование полимерных светоизлучающих диодов, также откроет,
как ожидается, новые способы хранения, отображения и считывания информации на
упаковке. Достижения такого рода могут позволить людям получать больше
информации об источнике, происхождении и хранении конкретных пищевых
продуктов, их диетологических характеристиках и их пригодности для генетической
системы и образа жизни отдельных потребителей.
Нормативные подходы к использованию нанотехнологии в пищевой
промышленности
В настоящее время многие органы регулирования проводят оценку имеющейся
нормативно-правовой базы регулирования и утверждения пищевых компонентов,
которая обеспечивает безопасность пищевых продуктов, на предмет всестороннего
отражения в ней нанотехнологий, используемых в пищевых продуктах и материалах,
находящихся в контакте с ними. Вполне возможно, что подход к этому вопросу в
разных странах не одинаков, однако оценка в отношении наночастиц будет, как
предполагается, проводиться по той же схеме оценки безопасности, что и схема
оценки других материалов, предлагаемых для использования в пищевых продуктах
или материалах, которые находятся с ними в контакте. Большинство научных
комитетов, которые анализируют начальные виды применения нанотехнологии,
приходят к выводу о том, что потребители, скорее всего, будут получать от этой
технологии определенную пользу, однако для обеспечения надлежащей оценки
безопасности всех продуктов, в которых используется нанотехнология, могут
потребоваться новые данные и новые способы измерения. Например, некоторые
наночастицы обладают способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер
и могут служить носителями для других молекул. Нужна информация о
биоаккумуляции и потенциальных токсических последствиях вдыхания и/или
попадания в организм через систему пищеварения свободных искусственно
созданных наночастиц и об их последствиях для здоровья людей в долгосрочном
плане. Наномерные материалы также могут создать новые проблемы в плане
оценки воздействия, включая измерение концентрации наночастиц в организме и
сложных матрицах пищевых продуктов.
Пищевые добавки: В прошлом системы сертификации пищевых добавок обычно
строились без учета размера частицы данной добавки. В случае наночастиц это,
несомненно, является важным аспектом, поскольку наночастицы могут подвергаться
в организме иному воздействию по сравнению с их макроаналогами, которые были
утверждены ранее. В этой связи пищевые нормы должны быть, по всей вероятности,
более специфичными по отношению к таким аспектам. В 2007 г. Объединенный
комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) подтвердил, что ни
спецификации, ни допустимые суточные поступления ДСП пищевых добавок,
которые подвергались оценке в других формах, к материалам, содержащим
наночастицы, применяться не должны. Эти соображения привели к тому, что
пищевые компании начали обращать больше внимания на сертификацию этих
материалов на этапе, предшествующем сбыту, на возможность их обнаружения и на
другие нормативные аспекты, связанные с использованием этих материалов с
учетом сопряженного с ними риска.
Материалы, находящиеся в контакте с пищевыми продуктами: В настоящее
время существует множество разработанных на основе нанотехнологий
3
компонентов, утвержденных для использования в материалах, находящихся в
контакте с пищевыми продуктами. Конкретные виды этих материалов и условия их
использования в разных странах могут отличаться. Однако, как и в случае любого
нового материала, находящегося в контакте с пищевыми продуктами, важно изучить
возможность перехода наночастиц в пищевые продукты и, если предполагается, что
они будут оказывать воздействие на организм, оценить уровень безопасности этих
частиц для здоровья человека. Необходимо также провести тщательную оценку
экологических последствий, связанных с утилизацией этих материалов.
Справочная литература и дополнительная информация
Allianz AG Group Communication and the OECD International Futures Programme
Opportunities and Risks of Nanotechnologies. Allianz and OECD (2005).
http://www.oecd.org/dataoecd/37/19/37770473.pdf
Chau C-F., Wu S-H. and Yen G-C. (2007). The development of regulations for food
nanotechnology. Trends Food Sci. Technol. 18 269-280.Chen, H., Weiss, J. and Shahidi, F. (2006).
Nanotechnology in Nutraceuticals and Functional Foods. Food Technol. 60 30-36.
ФАО/ВОЗ. Доклад шестьдесят седьмого совещания Объединенного комитета экспертов
ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, Серия технических докладов ВОЗ No. 940, ВОЗ, Женева,
2007 г.
Helmut Kaiser Consultancy, Study: Nanotechnology in Food and Food Processing Industry
Worldwide 2003-2006-2010-2015. Helmut Kaiser Consultancy (2004). Данное исследование в
области нанопродуктов можно приобрести на следующем веб-сайте.
www.hkc22.com/nanofood.html
Morris V.J. (2005). Is nanotechnology going to change the future of food technology? Int. Rev.
Food Sc. Technol. 3 16-18.
Siegrist M., Cousin M-E., Kastenholz H. and Wick A. (2007) Public acceptance of nanotechnology
foods and food packaging: The influence of affect and trust. Appetite doi
10.1016/j.appet.2007.03.002.
Siva G.A. Nanotechnology applications for drug and small molecule delivery across the blood-brain
barrier, Surg Neurol 2007 Feb; 67(2):113-6.
Институт науки и технологии пищевых продуктов Соединенного Королевства.
Nanotechnology. Февраль 2006 г.
www.ifst.org/uploadedfiles/cms/store/ATTACHMENTS/Nanotechnology.pdf
Департамент сельского хозяйства США "Nanoscale Science and Engineering for Agriculture and
Food". Доклад семинара, состоявшегося в США, по разработке схемы возможного
применения нанотехнологии в секторе пищевой промышленности и сельском хозяйстве
www.nseafs.cornell.edu/web.roadmap.pdf
Weiss J., Takhistov, P., and McClements, D.J. (2006). Functional Materials in Food
Nanotechnology. J. Food Sci. 71 R107-R116.
Благотворительный фонд Вудрo Вильсона для ученых / Благотворительные фонды Пью.
Проект в области новых технологий. Обеспечивает доступ потребителей к перечню
продуктов, изготовленных с помощью нанотехнологии.
www.nanotechproject.org
4
ИНФОСАН используется органами по безопасности пищевых продуктов и другими
соответствующими учреждениями в качестве инструмента обмена информацией о
безопасности пищевых продуктов и совершенствования сотрудничества между
органами по безопасности пищевых продуктов как на национальном, так и на
международном уровнях.
Сеть ИНФОСАН на случай чрезвычайных ситуаций в составе ИНФОСАН связывает
между собой официальные национальные контактные пункты в целях реагирования на
вспышки и чрезвычайные ситуации, имеющие международное значение, и позволяет
оперативно обмениваться информацией. Сеть ИНФОСАН на случай чрезвычайных
ситуаций призвана дополнять и поддерживать существующую Глобальную сеть ВОЗ по
предупреждению о вспышках и реагированию на них (GOARN).
ИНФОСАН находится в ведении/управлении ВОЗ, Женева, и насчитывает сегодня
166 государств-членов.
Дополнительную информацию можно получить на веб-сайте: www.who.int/foodsafety
5