Aplicarea nanotehnologiei în percepția și prezentarea generală a științei alimentelor
Singh intermitent
1 Departamentul de Microbiologie, Universitatea Gurukula Kangri, Haridwar, India
Shruti Shukla
2 Departamentul de Inginerie a Energiei și a Materialelor, Universitatea Dongguk-Seul, Seul, Coreea de Sud
Pradeep Kumar
3 Departamentul Silvic, Institutul Regional de Știință și Tehnologie din Nord-Est, Itanagar, India
Verinder Wahla
1 Departamentul de Microbiologie, Universitatea Gurukula Kangri, Haridwar, India
Vivek K. Bajpai
4 Departamentul de Microbiologie Aplicată și Biotehnologie, Universitatea Yeungnam, Gyeongsan-si, Coreea de Sud
Irfan A. Mai degrabă
4 Departamentul de Microbiologie Aplicată și Biotehnologie, Universitatea Yeungnam, Gyeongsan-si, Coreea de Sud
Abstract
Inovațiile recente în nanotehnologie au transformat o serie de domenii științifice și industriale, inclusiv industria alimentară. Aplicațiile nanotehnologiei au apărut odată cu necesitatea din ce în ce mai mare a utilizării nanoparticulelor în diverse domenii ale științei alimentelor și microbiologiei alimentelor, inclusiv procesarea alimentelor, ambalarea alimentelor, dezvoltarea funcțională a alimentelor, siguranța alimentară, detectarea agenților patogeni alimentari și extinderea termenului de valabilitate a alimentelor și/sau Produse alimentare. Această analiză rezumă potențialul nanoparticulelor pentru utilizarea lor în industria alimentară, pentru a oferi consumatorilor un aliment sigur și fără contaminare și pentru a asigura acceptabilitatea consumatorului alimentelor cu proprietăți funcționale îmbunătățite. Aspectele aplicării nanotehnologiei în legătură cu creșterea nutriției alimentare și a proprietăților organoleptice ale alimentelor au fost, de asemenea, discutate pe scurt, împreună cu câteva informații despre problemele de siguranță și preocupările de reglementare cu privire la produsele alimentare nano-procesate.
Introducere
În ultimele decenii, nanotehnologia a fost considerată din ce în ce mai mult ca fiind o tehnologie atractivă care a revoluționat sectorul alimentar. Este o tehnologie la scară nanometrică și se ocupă cu atomii, moleculele sau macromoleculele cu dimensiunea de aproximativ 1-100 nm pentru a crea și utiliza materiale care au proprietăți noi. Nanomaterialele create posedă una sau mai multe dimensiuni externe, sau o structură internă, pe scara de la 1 la 100 nm, care a permis observarea și manipularea materiei la nano-scară. Se observă că aceste materiale au proprietăți unice spre deosebire de omologii lor macroscala datorită raportului ridicat de suprafață la volum și a altor proprietăți fiziochimice noi, cum ar fi culoarea, solubilitatea, rezistența, difuzivitatea, toxicitatea, magnetica, optica, termodinamica etc. (Rai și colab., 2009; Gupta și colab., 2016). Nanotehnologia a adus o nouă revoluție industrială și atât țările dezvoltate, cât și țările în curs de dezvoltare sunt interesate să investească mai mult în această tehnologie (Qureshi și colab., 2012). Prin urmare, nanotehnologia oferă o gamă largă de oportunități pentru dezvoltarea și aplicarea de structuri, materiale sau sisteme cu proprietăți noi în diverse domenii, cum ar fi agricultura, alimentația și medicina etc.
Preocupările crescânde ale consumatorilor cu privire la calitatea alimentelor și beneficiile pentru sănătate îi determină pe cercetători să găsească modalitatea care poate îmbunătăți calitatea alimentelor, perturbând cel puțin valoarea nutrițională a produsului. Cererea de materiale pe bază de nanoparticule a fost crescută în industria alimentară, deoarece multe dintre ele conțin elemente esențiale și, de asemenea, s-au dovedit a fi netoxice (Roselli și colab., 2003). De asemenea, s-a constatat că sunt stabile la temperaturi și presiuni ridicate (Sawai, 2003). Nanotehnologia oferă soluții alimentare complete, de la fabricarea alimentelor, prelucrarea până la ambalare. Nanomaterialele aduc o mare diferență nu numai în ceea ce privește calitatea și siguranța alimentelor, ci și în beneficiile pentru sănătate pe care alimentele le oferă. Multe organizații, cercetători și industrii vin cu noi tehnici, metode și produse care au o aplicare directă a nanotehnologiei în știința alimentelor (Dasgupta și colab., 2015).
Aplicațiile nanotehnologiei în sectorul alimentar pot fi rezumate în două grupe principale care sunt ingredientele nanostructurate ale alimentelor și nanosensibilizarea alimentelor. Ingredientele nanostructurate ale alimentelor cuprind o zonă largă, de la procesarea alimentelor la ambalarea alimentelor. În procesarea alimentelor, aceste nanostructuri pot fi utilizate ca aditivi alimentari, purtători pentru livrarea inteligentă de substanțe nutritive, agenți anti-aglomerare, agenți antimicrobieni, materiale de umplutură pentru îmbunătățirea rezistenței mecanice și a durabilității materialului de ambalare etc. întrucât nanosensibilizarea alimentelor poate fi aplicată pentru a realiza o evaluare mai bună a calității și siguranței alimentelor (Ezhilarasi și colab., 2013). În această revizuire, am rezumat rolul nanotehnologiei în știința alimentelor și în microbiologia alimentară și am discutat, de asemenea, câteva fapte negative asociate acestei tehnologii.
Nanotehnologia în procesarea alimentelor
tabelul 1
Diferite nanotehnici pentru încapsularea și livrarea ingredientelor funcționale.
| Acoperiri comestibile | Pentru a păstra calitatea alimentelor proaspete în timpul depozitării prelungite | Acoperiri comestibile pe bază de gelatină care conțin nanocristal de celuloză | Fakhouri și colab., 2014 |
| Acoperiri cu chitosan/nanosilice | Shi și colab., 2013 | ||
| Film de chitosan cu nano-SiO2 | Yu și colab., 2012 | ||
| Acoperiri cu nanolaminat alginat/lizozim | Medeiros și colab., 2014 | ||
| Hidrogeluri | Poate fi plasat cu ușurință în capsule, protejează medicamentele de medii extreme și le poate livra ca răspuns la stimulii de mediu, cum ar fi pH-ul și temperatura | Hidrogeluri proteice | Qui și Park, 2001 |
| Micelele polimerice | Solubilizați compușii insolubili în apă în interiorul hidrofob, solubilitate ridicată, toxicitate scăzută | PEO-b-PCL [poli (etilen glicol) bloc-poli (caprolactonă)] micele polimerice | Ma și colab., 2008 |
| Miceli polimerice polimerice de etoxi glicol) palmitat | Sahu și colab., 2008 | ||
| Nanoemulsii | (i) Stabilitate mai mare la agregarea picăturilor și separarea gravitațională; | Nanoemulsie pe bază de β-caroten | Kong și colab., 2011 |
| (ii) Claritate optică mai mare; și, (iii) biodisponibilitate orală crescută | Nanoemulsie pe bază de β-caroten | Yuan și colab., 2008 | |
| Lipozomi | Deoarece lipozomul înconjoară o soluție apoasă în interiorul unei membrane hidrofobe, acesta poate fi folosit vehicule de livrare pentru molecule hidrofobe (conținute în stratul bistrat) sau molecule hidrofile (conținute în interiorul apos) | Lipozomi cationici încorporați lipozomi modificați cu un polimer acid-labil poli-glicidol hiper-ramificat (HPG) | Yoshizaki și colab., 2014 |
| PN anorganice | Acestea prezintă o bună capacitate de încapsulare, iar suprafețele lor rigide permit funcționalizarea controlată | Nanoparticule de silice mezoporoase | Tang și colab., 2012 |