Nanotechnologie in der Ernährungsindustrie

Jochen Weiss, Monika Gibis, Stuttgart-Hohenheim

Peer-Review-Verfahren | Eingegangen: 19.12.2011 | Überarbeitete Version Akzeptiert: 10.02.2013

Das anwendungsorientierte Wissenschaftsfeld der Nanotechnologie beschäftigt sich mit der Charakterisierung, Herstellung und gezielten Veränderung natürlich vorkommender oder künstlich hergestellter Stoffe auf atomarer, molekularer oder kolloidaler Ebene. Während sich die ursprüngliche Definition der Nanotechnologie auf alle Strukturen bezog, die – zumindest in einer Dimension – eine charakteristische Größe von unter 100 Nanometer (10–7 m) aufwiesen, wurde in den letzten Jahren die Definition auf nanostrukturierte Stoffe eingeschränkt, die neuartige physikochemische Eigenschaften besitzen und sich damit erheblich von chemisch gleichartigen makroskalierten Stoffen unterscheiden.

Charakteristisch für nanoskalierte Materialien sind extreme Verhältnisse zwischen Oberfläche und Volumen der Partikel. Hieraus resultieren im Vergleich zu makroskalierten Stoffen völlig veränderte physikalisch-chemische Eigenschaften. Diese begründen sowohl die besonderen Nutzungsmöglichkeiten als auch die möglichen Risiken von Nanomaterialien. Der Übersichtsbeitrag geht v. a. auf die vier Haupteinsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie ein: Verpackung, Prozesstechnik, Mikrobiologie und Ingredienzien.

Zu unterscheiden sind zum einen anorganische von organischen Nanomaterialien, zum anderen Nanomaterialien für den indirekten oder den direkten Einsatz im Zusammenhang mit Lebensmitteln. Neben der Erforschung neuer Einsatzgebiete sind dringend toxikologische Untersuchungen, z. B. zur veränderten Bioverfügbarkeit und dem Stoffwechsel von nanoskalierten Substanzen, notwendig. Dies erfordert aufgrund der besonderen Materialeigenschaften auch neue analytische Verfahren.

Schlüsselwörter: Nanoskalierung, Lebensmitteltechnologie, Bioverfügbarkeit, Toxikologie, Lebensmittelanalytik

Jochen Weiss, Monika Gibis, Stuttgart-Hohenheim

Summary

Extreme surface-to-volume ratios of the particles are characteristic of nano-scaled materials. Compared with macro-scaled materials, this results in entirely different physical and chemical properties. These are the basis of the special applications and also the cause of the possible risks with nano-materials. The present overview deals above all with the four main areas of use in the food industry: packaging, process technology, microbiology and ingredients. On the one hand, we must distinguish between inorganic and organic nano-materials and, on the other hand, between the direct and indirect use of nano-materials in connection with foodstuffs. Besides research investigating new applications, toxicological investigations, for example for influencing bioavailability and the metabolism of nanoscaled substances, are required. Due to the special material properties, this also demands new analytical procedures.

Keywords: Nano-scaling, food technology, bioavailability, toxicology, food analysis

Den vollständigen Artikel finden Sie in Ernährungs Umschau 04/13 von Seite 44 bis 51.