nanotecnología en la industria alimentaria
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UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERIA
TECNICA AGRICOLA
MASTER EN GESTION DE LA CALIDAD
ALIMENTARIA
TEMA DE TESIS:
NANOTECNOLOGIA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
ESTUDIANTE:
WILSON ROLANDO CHALCO SANDOVAL
Programa de Becas “CONVOCATORIA ABIERTA 2009”
MADRID – ESPAÑA
2010 – 2011
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NANOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.
1.- RESUMEN:
La nanotecnología ha sido definida como la ciencia que controla y manipula la materia a
escala entre 1 a 100 nanómetros (esto es 10-9
partes de un metro). En este trabajo se
explican algunas aplicaciones en el campo de la industria alimentaria y concretamente
en la cadena alimentaria, mediante el desarrollo de nuevas sustancias, dispositivos y
sistemas para desarrollar aplicaciones en los campos de la producción primaria,
procesamiento de alimentos, desarrollo de nuevos productos, almacenamiento,
seguridad alimentaria, trazabilidad, entre otros. Además se realiza una evaluación de las
oportunidades y riesgos de la nanotecnología en la industria alimenticia, destacándose la
potencialidad que tiene esta tecnología para mejorar y crear productos que solamente
está limitada por la imaginación y la capacidad creativa de los científicos. Sin embargo
hay que tomar en cuenta los posibles riesgos sanitarios y ambientales de los
nanomateriales. Y por último, se realiza un análisis de las perspectivas futuras de la
nanotecnología en la industria alimentaria.
Palabras Claves: Nanotecnología, industria alimentaria, nanomateriales, cadena de
valor, nuevos productos.
ABSTRACT:
Nanotechnology has been defined as the science of control and manipulation of matter
at a scale of 1 to 100 nanometers (that is 10 – 9
parts of a meter). In this paper describes
some applications in the food industry and particularly in the food chain, by means of
developing new substances, devices and systems to develop applications in the fields of
primary production, food processing, new product development, storage, food safety,
traceability, among others. Also, opportunities and risks of nanotechnology assessment
in the food industry, highlighting the potential of this technology to improve and create
products that is limited only by imagination and creativity of scientists. However, we
must consider the potential health and environmental risks of nanomaterials. Finally, an
analysis of future prospects of nanotechnology in the food industry.
Key Words: Nanotechnologies, nanomaterials, food industry, value chain, new
products.
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2.- INDICE
Contenido Pág.
1. Resumen………………………………………………………………….…..…….…2
2. Indice……………………………………………………………………….…..……..3
3. Introducción…………….……………………………………………………..……...4
4. Concepto de la Nanotecnología………………………………………….……..…….4
5. Desarrollo de la Nanotecnología……………………………………….………..……5
5.1. Tipos de nanomateriales………………………………………………….……..5
5.2. Breve historia………………………………………….………………...…....…6
5.3. Nanotecnología en la actualidad…………………………………………….…..6
6. Resultados y Discusión……………………………………………………..….……..8
6.1. Impacto de la nanotecnología en la industria alimentaria…….………….……..8
6.2. Aplicaciones de la nanotecnología en la cadena de valor de la industria
alimentaria……………………………………………….…………………......10
6.2.1. Producción primaria………………………………………….………......10
6.2.2. Procesamiento de alimentos……………………………….……………..12
6.2.3. Almacenamiento de los alimentos…………….………………………….18
6.3. Oportunidades y riesgos de la nanotecnología….……………………………..18
6.3.1. Oportunidades de la nanotecnología………..………..…..….……….......18
6.3.2. Riesgos de la nanotecnología…………..………...………………………20
6.4. Perspectivas futuras de la nanotecnología en la industria alimentaria………...23
7. Conclusiones……………………………………………………………………..….25
8. Referencias…………………………………………………………………………..26
9. Anejo 1………………………………………………………………………………29
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3.- INTRODUCCION:
La Nanotecnología, es la manipulación de
la materia a nivel atómico y molecular que
se está convirtiendo en la base de una
revolución industrial de escala mundial y de
alcance a muchas ramas de la actividad
económica.
Aunque las investigaciones en
nanotecnología se venían realizando desde
hace varias décadas, es a comienzos de este
siglo es cuando los gobiernos y el sector
privado de muchos países deciden invertir
en la investigación y desarrollo de estas
tecnologías.
Al trabajar a escala tan diminuta la
nanotecnología hace que los materiales
manifiesten nuevas propiedades,
desconocidas en la escala macro. Con ello,
muchos productos que utilizan
nanotecnología serán más durables, o
resistentes, o livianos, o limpios, o
multifuncionales, y podrán desplazar a sus
viejos competidores provocando una
disrupción en los mercados y en la
sociedad. También estas tecnologías y sus
productos implicarán riesgos a la salud
humana y al medio ambiente; y
representarán un reto para legisladores,
políticos, sindicalistas, y hasta para
religiosos y filósofos (Foladori y
Invernizzi, 2008).
4.- CONCEPTO DE LA
NANOTECNOLOGÍA
Entre las definiciones más utilizadas esta la
adoptada por la Royal Society and the
Royal Academy of Engeneering, la cual
define a la nanotecnología como el diseño,
caracterización, producción y aplicación de
estructuras, dispositivos y sistemas
controlando el tamaño y la forma a escala
nanométrica.
Otra definición muy utilizada es la que
define la International Standard
Organization (ISO), como la compresión y
dominio de la materia y proceso a
nanoescala, normalmente, pero no de forma
exclusiva, por debajo de los 100
nanómetros en una o más dimensiones (un
nanómetro es la millonésima parte de un
metro 10-9
). Para tener una referencia un
virus tiene un tamaño entre 20 y 200
nanómetros.
En una definición más sintetizada la
nanotecnología podría ser definida como un
campo de las ciencias aplicadas, encargada
del control y manipulación de la materia a
escala manométrica (10-9
), es decir, a nivel
de átomos y moléculas.
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5.- DESARROLLO DE LA
NANOTECNOLOGIA
En general, la nanotecnología puede ser
vista como una serie de “herramientas,
dispositivos y materiales inteligentes o
máquinas” que unidos a otros instrumentos
(microscopio de fuerza atómica,
microscopio de exploración por
tunelización, software de modelización
molecular) permiten la visualización y/o
manipulación de nanoelementos como
células, bacterias, virus y moléculas
(Coppo, 2009)
5.1.- Tipos de nanomateriales
En relación con la industria alimentaria,
dentro de la nanotecnología se distinguen
por su relevancia las nanopartículas,
nanofibras, nanoemulsiones y nanoarcillas,
a continuación se presenta una descripción
de cada una de ellas.
Nanopartículas: Se clasifican en orgánicas
o inorgánicas, en función de sus
características químicas, su capacidad para
transportar diferentes ingredientes y para
reaccionar frente a diferentes condiciones
medioambientales. Muchas de las
nanopartículas inorgánicas son
modificaciones de aditivos alimentarios
como por ejemplo, el dióxido de titanio,
colorante alimentario que puede utilizarse
como barrera de protección en el envasado
de alimentos, o las nanopartículas de plata
utilizadas como agentes antimicrobianos en
los paneles de los frigoríficos, en los
recipientes de almacenamiento, líneas de
envasado y otras superficies destinadas a
entrar en contacto con los alimentos. Las
nanopartículas orgánicas se emplean
principalmente para mejorar el valor
nutritivo de los alimentos, utilizándose
como vehículo para la liberación de
vitaminas y otros nutrientes (nanocápsulas).
Nanofibras: Se caracterizan por tener un
diámetro de unos 5 nm y longitudes
superiores a 15 μm. En el sector
agroalimentario se utilizan como agentes
espesantes. Muchas proteínas globulares
(lactoalbúmina, ß-lactoglobulina, etc.)
pueden dar lugar a nanofibras cuando se
tratan con temperaturas elevadas a bajo pH.
Nanoemulsiones. Se caracterizan por su
pequeño tamaño (50-500 nm) y mono
dispersibilidad dando lugar a que sus
propiedades reológicas, microestructurales
y estabilidad termodinámica difieran
significativamente de las encontradas en
emulsiones obtenidas mediante técnicas
estándar. Se utilizan en el encapsulamiento
de componentes activos de alimentos
funcionales, estabilización de ingredientes
biológicamente activos o para aumentar la
viscosidad a bajas concentraciones de la
fase oleosa (Cacho et al., 2009).
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Nanoarcillas: Se utilizan en botellas de
plástico, cartones y films para el envasado
de alimentos, ya que crean barreras
impermeables frente a diversos gases como
el oxígeno y el dióxido de carbono.
Además, permiten obtener plásticos más
finos, ligeros, fuertes y resistentes al
calentamiento (Cacho et al., 2009).
5.2.- Breve historia
Según varios artículos esta tecnología surge
a partir de los trabajos de Richard Feynman
que le valieron en 1959 el premio Nobel en
Física, el propuso fabricar productos a base
de reordenamiento de átomos y moléculas.
Luego en los años 1980 fue Eric Drexler
quién hizo importantes aportes a la
nanotecnología, construyó maquinas hechas
de átomos capaces de construir otros
componentes moleculares.
Figura 1. Richard Feynman, pionero de la
nanotecnología.
Después Charles Vest, fue un gran impulsor
de los descubrimientos de nanomateriales y
en el 2001, predijo que la nanotecnología
nos llevará a una segunda revolución
industrial en el siglo XXI.
Se admite que la más cuantiosa financiación
para la investigación de nanopartículas fue
instaurada por el presidente Clinton, a
iniciativas de Drexler. A este último se le
atribuye la creación del término
nanotecnología (Coppo, 2009).
El término de nanoalimentos se refiere a
aquellos que contienen nanopartículas, fue
utilizado por primera vez por el profesor
Dong-Myong Kim en 1998 (BBC Mundo,
2010).
5.3.- Nanotecnología en la actualidad
La nanotecnología se considera una
"plataforma tecnológica" sobre la cual se
puede transformar drásticamente el actual
estado del arte de casi todos los sectores
industriales, incluyendo alimentación,
agricultura, medicina, electrónica,
informática, materiales y manufacturas,
entre otras (Ribeiro, 2006).
Por medio de estas tecnologías se pueden
modificar las propiedades de los materiales
conocidos, mucho más radicalmente de lo
conseguido hasta ahora, así como crear
materiales completamente nuevos.
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Existe una gran variedad nanomateriales,
destacando las nanopartículas, nanofibras,
nanoemulsiones y nanoarcillas, estos
materiales se incorporan en el producto de
manera directa o indirecta para la
elaboración de nuevos productos.
Una necesidad importante es encontrar una
definición para nanotecnología y otros
términos relevantes que se acepte
comúnmente, como nanopartículas y nano-
biotecnología. En la Organization for
Economic Cooperation and Development
(OECD) y en los organismos de
normalización en todo el mundo,
incluyendo la International Standards
Organization (ISO) y el European
Committee for Standardization (CEN), los
representantes nacionales, los especialistas,
la industria, los consumidores y los
representantes de las organizaciones
ambientalistas, están tratando de llegar a un
acuerdo de usar una misma terminología.
En los principales países tecnológicamente
avanzados se están llevando a cabo grandes
inversiones, en la investigación en este
campo; de igual forma están emergiendo
numerosas iniciativas industriales. Además,
los países en vías de desarrollo ya destinan
importantes recursos a la investigación en la
nanotecnología, pudiendo esta tecnología
contribuir para un avance sostenible de
estos países.
Más de 200 compañías alrededor del mundo
están desarrollando nanomateriales para el
uso en embalajes de alimentos y productos
farmacéuticos. Estados Unidos es el
principal país en investigación, seguido por
Japón y China. Se pronostica que Asia, con
el 50% de la población mundial, será el
gran mercado para estos productos
(Moncada, 2007).
Un problema que se está enfrentando la
nanotecnología es que la investigación
científica en toxicología para evaluar los
riesgos potenciales de la ingeniería de los
nanomateriales apenas comienza y tardará
algunos años antes que se tengan datos
sistematizados disponibles, esto se traduce
en falta de información para evaluar la
evaluación y gestión de posibles riesgos
para la seguridad alimentaria y el medio
ambiente.
Los gobiernos están evaluando si la
legislación existente que regula el acceso al
mercado de los productos que no está
diseñada concretamente para hacer frente a
la nanotecnología, Actualmente no existe
consenso acerca de la necesidad de algún
cambio, y si se debe cambiar la normativa
vigente o simplemente las directrices para
su aplicación de tal manera que se
especifiquen criterios para las pruebas de
seguridad (Noormans, 2010).
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6.- RESULTADOS Y DISCUSION
6.1.- Impacto de la nanotecnología en la
industria alimentaria.
En la industria alimentaria se han
identificado las áreas en que la
nanotecnología está contribuyendo al
desarrollo de nanoproductos, gracias a los
nuevos materiales, productos y aplicaciones
derivadas de la nanotecnología han hecho
posibles grandes mejoras en los alimentos y
las áreas relacionadas, impactando en la
agricultura y producción de alimentos,
procesamiento de alimentos, empaquetado,
distribución, almacenamiento y desarrollo
en la innovación de nuevos productos.
La aplicación de la nanotecnología en la
industria alimentaria está en una etapa
temprana de su desarrollo, la contribución
de la nanotecnología a la industria
alimentaria está empezando a ser muy
prometedora, ya que los beneficios de los
nanoalimentos se podrían transferir al
consumidor, a través de: el aumentos de la
calidad nutricional de los alimentos, alargar
la vida útil de los productos naturales y
procesados, mejora del manejo de la
trazabilidad a través de los nanosensores
permitiéndonos conocer la historia y los
potenciales riesgos de los productos,
desarrollo de envases más fuertes, más
livianos y menor costo, mejora de la
seguridad alimentaria a través de
superficies que contienen productos
antimicrobianos, un rango más amplio de
obtener alimentos más saludables para el
consumidor, aumento de la calidad
alimentaria mediante la mejora de textura,
flavor y la apariencia (Ribeiro, 2006).
La mayor área de aplicación de la
nanotecnología en el sector de alimentos es
el empaquetado de alimentos. Los nuevos
desarrollos de los "nanoparticule - polymer"
pueden ofrecer un número inmejorable de
las propiedades mecánicas, tales como
propiedades de seguridad funcional como
es la propiedad antimicrobial.
Según los datos que proporciona el
ObservatoryNANO (2009), en la actualidad
existen en el mundo más de 400 empresas
cuyas investigaciones se centran en el área
de la nanotecnología, de ahí que según el
director del Nanocentro de la Universidad
Católica de Lovaina, en Bélgica, Jeroen
Lammertyn, estima que en los
supermercados circulan alrededor de 500
productos que contienen nanopartículas
(BBC, 2010).
En el campo de la Industria alimenticia
según datos del Proyecto de
Nanotecnologías Emergentes del Centro
Internacional para Eruditos Woodrow
Wilson en Washington, Estados Unidos se
9
cree que existen 84 alimentos o artículos
relacionados con alimentos que utilizan
nanopartículas en alguna parte de la cadena
alimentaria.
Actualmente existen en el mercado diversos
ingredientes activos nanoencapsulados por
ejemplo, vitaminas y ácidos grasos que se
utilizan para el procesamiento y
conservación de bebidas, carnes, quesos y
otros alimentos A muchos alimentos se les
agrega deliberadamente nanopartículas y
partículas de unos pocos cientos de
nanómetros de tamaño, con el fin de
mejorar las propiedades de flujo (por
ejemplo, la facilidad de vertimiento), el
color y la estabilidad durante el
procesamiento, o de aumentar el tiempo de
conservación de los productos (Foladori y
Invernizzi, 2008).
Muchas de las compañías de alimentos más
grandes del mundo, incluidas Heinz, Nestlé,
Unilever y Kraft, están explorando las
posibilidades que ofrece la nanotecnología
para el procesamiento y envasado de
alimentos. Muchas de las compañías
agroquímicas y productoras de semillas más
grandes del mundo también están llevando
a cabo programas de investigación y
desarrollo en nanotecnología.
A continuación en la siguiente tabla se
presenta una lista de algunas de las grandes
compañías de la industria agrícola y de
alimentos dedicadas a actividades de
investigación y desarrollo en el campo de la
nanotecnología.
TABLA Nº1
Como se puede observar en el cuadro
anterior existen algunas empresas que ya
están utilizando la nanotecnología en la
fabricación de sus productos, pero el
consumidor no sabe específicamente que
productos son nanoalimentos, debido a que
aún no es obligatorio que las empresas
declaren la presencia de estos compuestos
en los alimentos,
En el anejo Nº 1 se presentan una lista de
ejemplos de nanoproductos que están en el
mercado.
Altria (Kraft Foods) Hershey Foods
Associated British Foods La Doria
Ajinomoto Maruha
BASF McCain
Bayer Mars, Inc.
Cadbury Schweppes Nestlé
Campbell Soup Northern Foods
Cargill Nichirei
DuPont Food Industry Solutions Nippon Suisan Kaisha
General Mills PepsiCo
Glaxo-SmithKline Sara Lee
Goodman Fielder Syngenta
Group Danone Unilever
John Lust Group Plc Foods United Foods
H.J. Heinz
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6.2.- Aplicaciones de la nanotecnología en
la cadena de valor de la industria
alimentaria.
A continuación se presenta algunas de las
aplicaciones que se está investigando y que
en muchos casos estas investigaciones ya
están en el mercado en forma de un
nanoproducto.
6.2.1.- Producción primaria.
Esta es la primera fase de la cadena
alimentaria, tiene que ver con la producción
pecuaria y agrícola.
Producción pecuaria
En el ciclo productivo del animal se han
desarrollado experimentalmente nanotubos
que implantados bajo la piel de vacas
lecheras las cuales operan como sensores en
tiempo real de los niveles de hormonas
gonadales (estradiol), revelando con
precisión el estado del ciclo reproductivo
del animal, ya que los nanotubos se unen al
anticuerpo del estradiol y lo revelan por
fluorescencia infrarroja, este mismo
dispositivo se puede adaptar para la
preservación de la identidad del animal
desde el nacimiento hasta la mesa del
consumidor (“trazabilidad”).
Localizadores para el ganado, se utilizan
nanosensores biodegradables para el
ganado, estos podrán ser implantados en los
animales y permitirán su localización
constante, así como monitorear el estado de
salud enviando la información a un
computador central.
Trazabilidad de productos animales ya que
permitirían la detección de cantidades muy
pequeñas de contaminantes, virus o
bacterias en la cadena alimentaria, por
ejemplo, podrían usarse en pollos para
eliminar la bacteria Campylobacter sp., que
no produce síntomas en las aves pero sí en
los seres humanos que ingieren su carne.
Prevención de enfermedades, recientemente
se han creado nanopartículas que imitan la
superficie de la membrana celular de los
enterocitos del pollo. Arribadas al intestino
por vía oral, cuando algún germen se acerca
a las partículas, éstas se cierran envolviendo
al microorganismo, tras lo cual se aglutinan
unas con otras y se eliminan a través de las
deyecciones. Otra aplicación, se trata de
estudiar por vías orales e intranasal para la
administración de antígenos
microencapsulados y su liberación
controlada, para la prevención de
enfermedades de porcinos y bovinos, entre
ellas la queratoconjuntivitis bovina (QIB).
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Así mismo, se está trabajando con la
erradicación temprana de enfermedades a
través de un sistema de tratamiento
inteligente que podría consistir en un
dispositivo en miniatura implantado en el
animal, que muestree (analice)
regularmente su saliva, mucho antes de que
aparezcan los síntomas, el sistema integrado
de detección y control alertaría sobre la
presencia de la enfermedad y notificaría al
productor o al veterinario para instaurar el
tratamiento adecuado.
Para el tratamiento de la aftosa existen
péptidos conjugados con nanopartículas
inertes las cuales provocaron significativas
respuestas inmunes celulares y humorales
en ovejas.
En la medicina veterinaria existen los
nanofármacos que son medicamentos
basados en química específica de las
nanopartículas y los nanodispensadores
(transportadores con destinos específicos
programados), funcionan introduciendo
nanotubes y nanoshells en los animales y
estos buscan y destruyen determinadas
células blanco.
Una aplicación en el huevo, es el aumento
de la flexibilidad mecánica, el efecto
bactericida y la estabilidad térmica de la
cáscara del huevo de gallina.
Producción agrícola
En esta área se está trabajando en optimizar
la agricultura mediante la mejora de la
producción, agricultura de precisión,
plaguicidas, herbicidas, invernaderos,
reducción del empleo de agua, suelo,
fertilizantes y fitosanitarios, detección de
niveles de agua, nitrógeno, plagas, polen y
agroquímicos.
La agricultura de precisión consiste en el
monitoreo de muchas variables y aplicación
de insumos (agua, fertilizantes, pesticidas,
herbicidas, etc.) en la cantidad y lugar
específicos donde se necesitan. La
distribución inteligente de insumos en los
vegetales, utilizando sistemas que detecten
la salud de cada una de las plantas, permite
advertir al productor sobre desequilibrios,
inclusive antes de que él mismo pueda
percatarse, y suministra insumos
nanoencapsulados que permiten evitar
efectos secundarios y reducir el volumen
necesario de éstos (Foladori y Invernizzi,
2008).
En la producción de cosechas existen los
herbicidas sistémicos vehiculizados en
nanocápsulas evitarían los frecuentes
fenómenos de fitotoxicidad. Además, las
nanocápsulas mejorarían la aplicación del
herbicida, aumentando su penetración a
través de las cutículas y permitiendo la
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constante y lenta descarga de sus principios
activos.
Figura 2. Uso de nanotecnología contra plagas.
En lo referente a los fertilizantes existen
diversos fertilizantes inocuos para
productores y medio ambiente, así como
nanopartículas que aceleran la degradación
y eliminación de residuos tóxicos, estos
fertilizantes contienen nanocápsulas y
nanosensores que ayudan a una liberación
eficiente del producto.
Un ejemplo práctico a nivel de producción
de alimentos puede mencionarse el
descubrimiento de una solución que
contiene nanopartículas con enzimas
retardantes de la descomposición de las
frutas (pera), que al ser asperjadas
aumentan su perdurabilidad post–cosecha
(véase Fig. 3).
Fig. 3. Fruta dañada y fruta buena.
Además existen aplicaciones para el
tratamiento de agua, mediante la filtración y
desalinización usando nanotecnología
podría ofrecer muchos beneficios en
términos de usos y re-uso seguro del agua.
Un ejemplo de cómo funciona este
fenómeno son las nanofibras de óxido de
aluminio utilizadas en la filtración de aguas,
o nanopartículas de lantano para la
absorción de fosfatos.
6.2.2.- Procesamiento de alimentos
Un buen resumen de la aplicación de la
nanotecnología en esta etapa sería:
fortalecimiento de la calidad y seguridad de
los alimentos a través de biosensores:
nanochips, microarrays, nariz y lengua
electrónicas; análisis de composición,
estimación de la vida útil y frescura,
detección y neutralización de
microorganismos alterantes y patógenos,
aditivos, fármacos, toxinas, metales
pesados, plaguicidas, fertilizantes,
contaminantes abióticos; detección de
factores antinutricionales y alérgenos.
También tienen ingerencia sobre el control
de procesos (biosensores: nariz y lengua
electrónicas), envases activos, nanoenvases,
nanoetiquetado miniaturizado, desarrollo de
nuevos alimentos (nanoalimentos y
“gastronomía molecular”), alimentos
interactivos, alimentos funcionales,
alimentos más saludables, nutritivos y/o con
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mejores características organolépticas y
reológicas, mejora de la productividad y
reducción de costos (Coppo, 2009).
A continuación se explicará de manera más
detallada cada una de estas aplicaciones.
Mejoramiento e innovación de nuevos
alimentos.
En la fabricación de alimentos funcionales
para mejorar la absorción y
biodisponibilidad de vitaminas y minerales
y nutrientes, mediante la incorporación de
varios nanomateriales como; nanocápsulas
la cual mejora la biodisponibilidad de
compuestos activos estándar; de
potenciadores del sabor, entre otros; las
nanopartículas y nanotubos actúan como
agentes gelificantes y espesante; los
nanopartículas se utilizan para la fijación y
eliminación selectiva de compuestos
químicos o patógenos de los alimentos y
por último, las nanopartículas y
nanoemulsiones que mejoran la
biodisponibilidad y dispersión de
nutrientes.
A continuación se describe algunos
ejemplos de cómo actúan los
nanomateriales en la fabricación de
nanoalimentos; las nanoesferas hidrofóbicas
sólidas, compuestas por una mezcla de
materiales hidrofóbicos encapsulados en
microesferas bioadhesivas sensibles a la
humedad o al pH. Dichos sistemas,
permiten aumentar la estabilidad y
biodisponibilidad de un amplio número de
nutrientes y otros ingredientes, controlar su
liberación y prolongar el sabor en la boca;
Desarrollo de nanoestructuras de proteínas
intrínsecas de los alimentos para su uso
como nuevos ingredientes gelificantes o
como encapsulantes (Cacho et al., 2009);
La nanoencapsulación supone colocar
ingredientes activos dentro de cápsulas
nanoscópicas, entre los ingredientes activos
figuran vitaminas, conservantes y enzimas
(Foladori y Invernizzi, 2008).
Los alimentos interactivos contienen
nanocápsulas con colores y sabores que
sólo son liberadas cuando el consumidor, o
su organismo las demande. Los
“nutraceuticals” son alimentos que
contienen suplementos alimenticios,
medicamentos o cosméticos, desarrollados
para mejorar la nutrición, mejora de la salud
y bienestar.
En 2002 Nestlé y L‟Oreal, dos empresas
conocidas en la rama de la alimentación la
primera y de los cosméticos la segunda,
anunciaron la creación de la joint venture
INNEOV para producir alimentos-
cosméticos que mejoren la calidad de la
piel, de las uñas o del pelo. Diversas
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técnicas de la nanotecnología permiten
estos combinados, como el
nanoencapsulado que, junto con
nanosensores, permitiría que la “parte”
cosmética del alimento permanezca
inactiva, pero se libere en el caso en que
sean detectadas deficiencias en el
organismo.
En la actualidad, se están vendiendo en los
EE.UU, Alemania y en otros países algunos
suplementos alimenticios con
nanoingrediente según la demanda de los
productores, estos suplementos pueden
implicar que las nanopartículas estén
presentes en los alimentos. Los suplementos
están principalmente destinados a la
alimentación, los deportes y los mercados
de alimentos saludables, y contienen
minerales con una nanoformulación como
el dióxido de silicio, el magnesio, el calcio,
etc. Se afirma que el tamaño de partícula de
estos minerales es menor de 100
nanómetros para que pueda pasar, a través
de la pared del estómago y entre las células
del cuerpo, más rápidamente que los
minerales comunes con mayor tamaño de
partícula.
Los nanosuplementos también se pueden
incorporar en micelas o cápsulas de
proteína u otro ingrediente alimentario
natural, tales nanocápsulas pueden, por
ejemplo, contener al saludable Omega 3, un
aceite de pescado que tiene un sabor fuerte
y desagradable que sólo se libera en el
estómago, como en el pan “Tip Top Up”
que se comercializa en Australia
(Noormans, 2010).
Según investigaciones que actualmente se
están realizando, existen algunos
laboratorios pertenecientes a las grandes
empresas de alimentación, que están
trabajando para desarrollar helados,
mayonesas y otros productos con menos
calorías y sin alterar sus sabor, chicles que
conserven su sabor sin importar el tiempo
que se mastique, y bebidas refrescantes
cuyo color y sabor podrá ser alterado con
solo introducir el alimento en un
microondas.
Seguridad alimentaria
Los desarrollos de la nanotecnología están
permitiendo crear nuevos procesos de
control y gestión de la seguridad
alimentaria desde biosensores para la
detención de algún contaminante hasta
destructores de bacterias y virus. A
continuación se describe algunos de los
mecanismos por los cuales la
nanotecnología está aportando a la
seguridad alimentaria.
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Los biosensores son dispositivos portables
que podrían simultáneamente detectar
numerosas toxinas, patógenos y compuestos
químicos en el alimento. Este proceso
conlleva el uso de "nanowires" y
anticuerpos, que podrían ser capaces de
identificar la presencia, tipo y
concentración del contaminante. Esto
permite un control más rápido de la calidad
y las pruebas no sólo en la fábrica, sino
también en los estantes e incluso en el
refrigerador. Estos sensores pueden
integrarse en el equipo de procesamiento de
alimentos o en los refrigeradores y no
introducir nanopartículas en los alimentos.
Otra aplicación de los biosensores es el
sensor biológico microscópico que detecta
Salmonella sp. en alimentos. Los
biosensores incluyen partículas de tinta
orgánica fluorescente unidas a anticuerpos
anti–bacteria. Los anticuerpos se adhieren
al microorganismo provocando que la tinta
brille, facilitando la detección de las
bacterias. El sensor se adaptó para detectar
otros gérmenes patógenos presentes en
alimentos y puede ofrecer grandes
posibilidades a la bromatología. Un ejemplo
es el desarrollo del sprays bioluminiscentes
ó chips de DNA para detectar
microorganismos patógenos.
En los que respecta a nanomateriales
destinados a la destrucción y eliminación de
microorganismos tenemos; Las
nanopartículas de dióxido de titanio, actúan
como agentes antimicrobianos y se utilizan,
principalmente, en los sistemas de filtración
de frigoríficos y aspiradoras. Estos filtros
permiten capturar y eliminar olores y
bacterias de alrededor de 5 nm (99% de las
partículas). Las Nanopartículas de plata son
utilizadas para inhibir hasta en un 90% el
crecimiento de microorganismos en los
alimentos. Además se ha desarrollado un
nuevo nanomateriales antimicrobiano a
partir de la emulsión de aceite de soya con
detergente para formar gotitas inferiores a
600 nm, opera como un potente destructor
de bacterias y virus debido a fenómenos de
tensión superficial que no afectan las
estructuras celulares de los organismos
superiores.
Detención de sustancias en los alimentos.
A través de los biosensores se está
desarrollando algunos dispositivos como
nanochips, nariz electrónica, lengua
electrónica, entre otros, para la detención
de sustancias en los alimentos. En los que
respecta a la nariz electrónica se está
investigando en la producción de
reflectores olfativos similares a los que
poseen los mamíferos que permitiría
establecer el grado de maduración de las
frutas, especialmente bananas. La lengua
electrónica nos permite clasificar vinos y
16
cafés por su sabor, merced a sensores de
nanopartículas que operan de manera
similar al sistema gustativo humano.
Envasado de alimentos
El uso de la nanotecnología permite
desarrollar nuevos materiales dotados de
propiedades antimicrobianas, barreras
gas/UV, láminas reforzadas mecánicamente
y frente a la temperatura, etc. Ello permite,
a su vez, reducir el espesor y peso de los
materiales utilizados manteniendo, o
mejorando sus propiedades.
También permite el desarrollo de barreras
poliméricas más flexibles, más resistentes y
de mayor transparencia óptica con
aplicaciones muy diversas, así como el
desarrollo de recubrimientos que repelen la
suciedad, mediante el uso de superficies
hidrófobas formadas por nanopirámides de
cera que repelen el agua, o el desarrollo de
vidrios con partículas de dióxido de titanio
que se activan por fotocatálisis
desprendiendo la suciedad (Cacho et al.,
2009).
La nanotecnología ha desarrollado varios
nanomateriales que se incorporan al envase
para dotarle de nuevas propiedades. A
continuación se detallan algunas de estas
aplicaciones; La incorporación de
nanosensores en los materiales para el
envasado de alimentos con el objeto, por
ejemplo, de detectar una alteración del
alimento mediante el cambio de color en la
superficie del citado material; Las
nanopartículas de aluminio, se usan
esencialmente en los envases flexibles para
alimentos, debido a su propiedad barrera
frente a la humedad o frente a gases como
el oxígeno, también proporcionan
protección frente a la radiación ultravioleta,
dióxido de carbono o el oxígeno, además
proporcionan protección frente a la
radiación ultravioleta (Cacho et al., 2009).
A partir de nanopartículas de arcillas se
puede fabricar películas de plásticos
transparentes que son capaces de bloquear
al oxigeno, dióxido de carbono y la
humedad para obtener carnes frescas e
incrementar la vida útil de este y otros
productos. Otras propiedades que le
confiere estas nanoarcillas son que se puede
fabricar plásticos más ligeros, fuertes y más
resistentes al calor (Asadi y Mousavi,
2006). Los Nanopolímeros conductores:
permiten diseñar e integrar sensores o
dispositivos impresos inteligentes en los
envases.
A continuación se presenta algunas
aplicaciones para el envasado de alimentos
en la industria alimentaria: Científicos de
Kraft están desarrollando films con
nanopartículas y otras materiales de
17
envasado que tienen sensores integrados
que podrían detectar patógenos en los
alimentos; Investigadores de los países
bajos están desarrollando materiales de
empaquetado inteligente que podrían liberar
un conservante si el alimentos empieza a
deteriorarse, este sistema es operado por
medio de un bio-switch desarrollado a
través de nanotecnología (Moncada, 2007).
Los nanocomponentes se está investigando
para usarse en las botellas de cerveza,
permitiendo alargar la vida útil de la
cerveza, debido a que los nanocomponentes
les da al envase mejores propiedades para
garantizar la protección de las condiciones
internas y externas que rodean al alimento.
También se está trabajando en el desarrollo
de recubrimientos comestibles nano
escalares con un grosor de tan sólo 5nm, lo
cual los hace invisible al ojo humano. Estos
nanorecubrimientos comestibles podrían
usarse en carnes, quesos, frutas y verduras,
golosinas, productos de repostería y comida
rápida. Podrían brindar una barrera contra
el intercambio de gases y humedad, actuar
como vehículo para emitir colores, sabores,
antioxidantes, enzimas y agentes anti
oscurecimiento y también prolongar el
tiempo de conservación de los alimentos
manufacturados, incluso después de abierto
el paquete. Otra de las aplicaciones son los
llamados “empaques inteligentes”, los
cuales pueden alertar al consumidor cuando
su contenido está vencido o contaminado;
son capaces de responder inteligentemente
adaptándose a cambios en el ambiente, o a
su propio deterioro, corrigiendo aberturas o
rasgaduras; son antimicrobiales; y pueden
incorporar en el propio producto, y no sólo
en el embalaje, microchips que den
seguimiento al producto hasta su mismo
consumo (Foladori y Invernizzi, 2008).
Cuando la leche empieza a deteriorarse
ocurren varios cambios en las propiedades a
nivel molecular, estos cambios se utiliza
para que reaccionen con nanopartículas
incrustadas en el cartón de la leche,
resultando un cambio de color en el cartón.
Este parámetro podría ser de gran ayuda
para los detallistas y consumidores para
decir si la calidad de la leche está
disminuyendo (Dingman, 2008).
Puede decirse pues que la función
tradicional del embalaje está cambiando de
ser simplemente el material que contiene el
alimento y lo protege del ambiente externo
para convertirse en un material funcional,
que permite que tanto el productor como el
consumidor verifiquen el producto que
están vendiendo/comprando y con una
calidad nutritiva y microbiológica
adecuada. La tendencia es pues una vez más
imitar a la naturaleza, protegiendo los
alimentos con embalajes funcionales como
18
son, por ejemplo, los de algunas frutas
como el banano, la naranja, entre otras, que
además de proteger su contenido del medio
ambiente, indican su estado de maduración
(Moncada, 2007).
6.2.3. Almacenamiento de alimentos
Se están diseñando materiales de envasado
equipados con nano sensores para rastrear
las condiciones internas o externas de
productos, gránulos y recipientes en toda la
cadena de suministro. Estos materiales de
envasado pueden, por ejemplo, monitorear
la temperatura o la humedad a lo largo del
tiempo y luego brindar información
pertinente sobre estas condiciones. Entre los
productos que podría desarrollar figuran los
productos para la detección de patógenos en
alimentos, rastreo de alimentos,
conservación de alimentos y mediciones de
temperatura en el almacenamiento de
alimentos.
El desarrollo de nanomateriales para el
fortalecimiento de bioplásticos (plásticos de
base vegetal) podría brindar ahora una
alternativa a los plásticos basados en
combustibles fósiles usados para materiales
de envasado de alimentos y bolsas (Foladori
y Invernizzi, 2008).
Las refrigeradoras están siendo diseñadas
con tecnología de nanocomponentes de
plata, debido a que este material tiene
propiedad antimicrobial, las nanopartículas
de plata son impregnadas en los
compartimientos del refrigerador, logrando
conservar por más tiempo los alimentos.
6.3.- Oportunidades y riesgos de la
nanotecnología en la industria
alimentaria
Como toda tecnología moderna, surgen
controversias y se genera debates sobre los
efectos positivos y negativos que puedan
tener las aplicaciones de la nanotecnología,
lo importante es que estás tecnologías sean
utilizados para que contribuyan a la
resolución de los problemas que afectan a la
humanidad.
6.3.1.- Oportunidades de la
nanotecnología
Las extraordinarias implicaciones
científicas, tecnológicas, industriales,
socioeconómica, energéticas,
medioambientales, agroalimentarias y
sanitarias de la nanotecnología son
prácticamente infinitas y sólo están
limitadas a mediano y largo plazo por la
imaginación y capacidad creativa de los
científicos. Los científicos del área de
conservación de alimentos han reconocido
las grandes ventajas que introduciría la
nanotecnología a dicha disciplina (Coppo,
2009).
19
El desarrollo de la nanotecnología tiene un
gran potencial para ayudar a combatir la
pobreza, debido a que contribuye a mejorar
y optimizar la productividad en la
agricultura, en la industria alimentaria
contribuye a obtener productos nuevos,
mejorar la calidad y seguridad de los
alimentos y mejorar los procesos para la
fabricación. Todo esto disminuyendo costos
(Dingman, 2008).
Según un informe de las Naciones Unidas
Millennium Project, Task Force on Science,
Technology and Innovation (Innovation:
applying knowledge in development 2005),
considera que la nanotecnología será
importante para el mundo en desarrollo,
porque implica poco trabajo, tierra y
mantenimiento; es altamente productiva y
barata; y requiere modestas cantidades de
materiales y energía (Foladori y Invernizzi,
2008).
Trabajando en la próxima ola de la
transformación tecnológica mundial de la
agricultura y de la industria alimentaria, la
nanotecnología parece probablemente como
la mayor ampliación de la parte en el
mercado de las principales compañías de
agroquímicos, procesadoras de alimentos y
los minoristas de alimentos. Por la
profundización de las tendencias existentes
hacia una agricultura globalizada y una
industria alimentaria controlada por un
pequeño número de grandes compañías, la
nanotecnología podría socavar aún más la
capacidad de control de las poblaciones
locales en la producción local de alimentos,
un derecho conocido como la soberanía
alimentaria (Miller y Senjen, 2008).
Un esfuerzo en el financiamiento público
podría crear las bases para establecer
nuevas industrias, o estimular las empresas
innovadoras ya existentes para que
fabriquen nanocomponentes específicos que
satisfagan necesidades concretas a un coste
relativamente bajo.
Las nanopartículas tienen una superficie
muy amplia, lo cual resulta en una mayor
reactividad química, actividad biológica y
comportamiento catalítico, en comparación
con las partículas más grandes con igual
composición química. Los nanomateriales
tienen también una capacidad de acceso
muchísimo mayor a nuestros organismos
(lo que se conoce como biodisponibilidad)
que las partículas más grandes, lo cual
resulta en una mayor absorción por parte de
células individuales, tejidos y órganos
(Foladori y Invernizzi, 2008).
El científico Lammertyn insiste en que la
nanotecnología puede mejorar la calidad de
los alimentos con potentes aditivos
nutricionales o potenciadores del sabor y la
estructura, pero al mismo tiempo reconoce
20
las dudas que existen sobre los efectos
potenciales en la salud del consumidor.
6.3.2. Riesgos de la nanotecnología
La Royal Commission on Environmental
Pollution, ha admitido la necesidad de una
acción regulatoria urgente de los
nanomateriales cuya uso se está
extendiendo en muchos países. Por el
momento no existen pruebas completas que
afirmen que sean dañinos para las personas
o el medio ambiente, pero si existen algunas
investigaciones incompletas que concluyen
en la toxicidad de ciertos nanomateriales de
uso alimentario. En la actualidad existen
vacíos en cuanto a las investigaciones de
riesgos planteados por estos materiales.
El Instituto de Ciencia y Tecnología de los
Alimentos británico (IFST) reclama cautela
y argumenta que se debe garantizar a los
consumidores que cualquiera de estos
avances es seguro. La mayor preocupación
se centra en la posible ingestión de
nanopartículas libres, admite el IFST,
debido especialmente al pequeño tamaño de
las partículas, que les permitiría llegar a
regiones dentro de las células o tejidos
habitualmente inalcanzables para las
partículas macroscópicas de la misma
exposición. Por este motivo, los expertos
británicas aseguran que es posible que las
pruebas convencionales sobre toxicidad
sean inadecuadas, debido al tamaño en que
se manejan las nanopartículas, son
materiales que pueden adquirir distintas
propiedades. Es por eso que cuando un
material es adaptado a escala manométrica
se convierte en algo muy distinto, y no
sabemos si las distintas propiedades que
adquieren estos materiales pueden tener
impacto tóxico en el organismo humano o
en el medio ambiente (BBC, 2010).
El Comité Científico de la Autoridad
Europea de Seguridad Alimentaria ha
publicado una opinión, el 5 de marzo de
2009, sobre los posibles riesgos asociados
con la nanociencia, en el cual estima que es
conveniente llevar a cabo una evaluación
del riesgo individualizada para cada
aplicación de un nanomaterial. Se precisa
información sobre la bioacumulación y los
posibles efectos tóxicos de la inhalación y/o
ingestión de nanopartículas acumuladas y
las repercusiones a largo plazo en la salud
pública (EFSA, 2009).
Debido a la falta de información, el
Parlamento Europeo pidió recientemente a
la Comisión Europea que estudie los
posibles riesgos de la utilización de
nanopartículas y nanoalimentos en la
alimentación, además se conoce que
mediante un informe de la Comisión
Parlamentaria de Seguridad Alimentaria
promovido por la eurodiputada holandesa
21
de la Izquierda Verde Europea Kartika
Liotard sostiene que no puede continuar la
comercialización de estos productos sin la
existencia de reglas claras. También se
exige el Ejecutivo comunitario crear un
inventario, a más tardar para 2011, de los
nanoalimentos disponibles en el mercado
europeo, aclarando si son o no peligrosos
para los seres humanos y el medio ambiente
(BBC, 2010).
Toxicidad de los nanomateriales
En base a los conocimientos actuales, no es
posible establecer unas conclusiones
generales acerca de las propiedades físico-
químicas de los nanomateriales y su
toxicidad in vitro o in vivo. En general, no
se puede extrapolar la toxicidad potencial
de un nanomaterial a partir de los datos
existentes del compuesto disuelto o a
micro/macro escala. La experiencia en la
evaluación de la toxicidad de los
nanomateriales in vivo es muy limitada y
queda por valorar si los indicadores de
toxicidad clásicos son adecuados para este
tipo de materiales.
Aunque los datos disponibles sobre la
distribución de estos nanomateriales son
limitados, el hígado y el bazo son los
principales órganos de distribución de los
nanomateriales metálicos. Sin embargo,
para ciertos nanomateriales, todos los
órganos son posibles dianas (Cacho et al.,
2009).
En relación con la forma de ingestión, ésta
puede tener lugar de forma directa a través
de alimentos preparados que contengan
nanomateriales e indirecta por migración a
los alimentos en cuyo envase se encuentran
presentes (INFOSAN, 2008); mediante el
consumo de suplementos nutricionales
formulados con tales sustancias; a través de
la cadena alimentaria al consumir vegetales,
carnes o pescados que hayan sido
previamente expuestos a nanomateriales
debido a prácticas agrícolas o de
producción (fertilizantes, piensos,
medicamentos veterinarios), o bien por el
consumo de animales salvajes procedentes
de capturas del propio consumidor (pesca,
etc.) (Handy y Shaw, 2007).
A pesar de la escasa cantidad de estudios
que analizan los efectos ecológicos de los
nanomateriales, ya existe evidencia que
sugiere que nanomateriales utilizados hoy
en aplicaciones comerciales en la
agricultura y la industria de alimentos
podrían provocar daños ambientales. Esto
es particularmente cierto en el caso de
nanomateriales antibacterianos, tales como
plata, óxido de zinc y dióxido de titanio,
que se están utilizando cada vez más en
envases de alimentos y materiales en
contacto con alimentos, incluidos películas
22
adherentes, tablas de picar, cubiertos y
recipientes para almacenamiento de
alimentos (Foladori y Invernizzi, 2008).
Más grave aún resulta el hecho de que,
aunque los presupuestos destinados a las
investigaciones de riesgo son
insignificantes frente al reto que significa el
disponer de nuevos y desconocidos
elementos de manera creciente, ya se han
realizado algunos estudios de laboratorio
con animales, comprobando varios peligros
para la salud. Se sabe que algunas
nanopartículas pueden penetrar barreras
naturales del organismo, como la de sangre
del cerebro, la placenta, pueden penetrar la
piel y viajar por el cuerpo, alojarse en los
pulmones, pueden perjudicar el ADN, etc.
Como sucede en la producción de todo
nanomaterial, es probable que los
trabajadores que manipulan, fabrican,
envasan o transportan alimentos e insumos
agrícolas que contienen nanomateriales
manufacturados se enfrenten a niveles más
altos de exposición y mucho más
cotidianamente que la población en general,
esto resulta altamente preocupante si
consideramos que los científicos aún no
saben qué niveles de exposición a
nanomateriales serían nocivos para la salud
de los trabajadores y si realmente existe un
nivel inocuo de exposición laboral a
nanomateriales. Asimismo, todavía no
existen sistemas y equipos confiables para
prevenir la exposición en el lugar de trabajo
y aún no se han establecido parámetros
generales para medir y caracterizar la
exposición a nanomateriales que se produce
efectivamente (Foladori y Invernizzi, 2008).
La producción, uso y disposición de
alimentos, empaques alimenticios y
productos agrícolas que contienen
nanomateriales manufacturados resultaran
inevitablemente en la liberación de nano-
materiales dentro del medio ambiente. Los
nanomateriales también serán liberados
intencionalmente dentro del medio
ambiente, como por ejemplo plaguicidas
agrícolas o en tratamientos para el
crecimiento de las plantas. El limitado
número de estudios que analizan los efectos
ecológicos de los nanomateriales, ya
sugieren que los nanomateriales en uso
comercial por la industria agrícola y
alimentaria pueden causar daños
ambientales, algunos organismos acuáticos
parecen concentrar nanomateriales
manufacturados, pero la absorción de
nanomateriales manufacturados en plantas
no se ha estudiado; Se desconoce si los
nanomateriales se acumulan a lo largo de la
cadena alimentaria. Cualquier interrupción
importante en la nitrificación,
desnitrificación o de los procesos de
fijación de nitrógeno podría tener
repercusiones negativas para el
23
funcionamiento de todo el ecosistema.
También hay el riesgo de que el uso
extendido de antimicrobianos resulte en una
mayor resistencia dentro de las bacterias
nocivas (Miller y Senjen, 2008).
Los químicos agrícolas convencionales
utilizados en pesticidas, abonos químicos,
semillas y en el tratamiento de crecimiento
de las plantas, han contaminado los suelos y
afluentes de agua, causando una alteración
substancial en estos ecosistemas, que han
conducido a la pérdida de biodiversidad.
Esto porque los nanoagroquímicos están
siendo formulados para incrementar la
potencia, haciendo posible que estos puedan
causar aún mayores problemas ecológicos
que los que estos mismos remplazan y crear
nuevos tipos de contaminación ambiental.
Los riesgos ecológicos que plantean los
cultivos de ingeniería genética que usan
nanopartículas, pueden ser muy similares a
los asociados con los actuales cultivos
genéticamente modificados (GE). La
importancia de la utilización de
nanopartículas se encuentra en superar
algunos de los obstáculos técnicos a los que
previamente se enfrentan los ingenieros
genéticos, permitiendo así dar lugar a una
nueva generación de cultivos genéticamente
modificados que saldrán comercialmente.
Esto podría resultar en una nueva ola de
erosión de la diversidad genética de cultivos
alimenticios y presentar una nueva fuente
de los mismos riesgos ecológicos
identificados con los actuales cultivos
genéticamente modificados.
No hay ningún requisito para las nuevas
pruebas de seguridad, el etiquetado de
alimentos para informar a los
consumidores, las nuevas normas de
exposición laboral o las medidas de
mitigación para proteger a los trabajadores
o para garantizar la seguridad ambiental.
Increíblemente, no hay ni siquiera el
requerimiento de que el fabricante deba
notificar al regulador pertinente, que se
están utilizando nanomateriales en la
fabricación de sus productos. Existe una
urgente necesidad de que los sistemas
reguladores sean capaces de manejar
muchos de los nuevos riesgos asociados con
la nanotecnología en la alimentación y la
agricultura (Miller y Senjen, 2008).
6.4.- Perspectivas futuras de la
nanotecnología en la industria
alimentaria.
La nanotecnología se está considerando por
muchos organismos como la tecnología
“clave” del siglo XXI. Se pronostica que los
avances nanotecnológicos sean los
protagonistas de los avances de la sociedad
del conocimiento.
24
Se prevé que la unión de diferentes
tecnologías de nanoescala posibilitará la
creación de organismos artificiales
totalmente novedosos que serán usados en
el procesamiento de alimentos, la
agricultura y los agrocombustibles, así
como en otras aplicaciones.
Las aplicaciones más prometedoras de la
nanotecnología en la industria alimentaria
se relacionan con producción agrícola,
alimentos transgénicos, procesamiento de
alimentos, tratamiento y depuración de
aguas, detención y control de plagas y la
medicina veterinaria que podría
revolucionar la biotecnología.
La tendencia es hacia la “alimentación
personalizada”. Un consumidor futuro
podrá utilizar un rápido dispositivo de
diagnóstico de mano para diagnosticar la
necesidad real de su cuerpo por alimentos
con ingredientes específicos, tales como
minerales, y en consecuencia adaptar su
dieta; de manera similar, un paciente
diabético podrá utilizar un sensor de
glucosa para determinar su necesidad de
insulina (Noormans, 2010).
Se puede pronosticar que en el ámbito
europeo y en el mundo será precisa una
nueva regulación normativa, aunque la
normativa actual cubre sobradamente los
aspectos de seguridad de los alimentos, que
contemple una evaluación de la seguridad
de las nanosustancias previa a la
autorización, de modo similar a la que ya se
está realizando con los nuevos alimentos y
los organismos genéticamente modificados
(OGM). Así mismo, la nueva legislación
debería incluir aspectos relativos al
etiquetado con el fin de facilitar
información a los consumidores (EFSA,
2009).
Existen algunas predicciones que la
nanotecnología crecerá rápidamente en los
próximos años y contribuirá al crecimiento
mundial de la economía. En la actualidad se
cree que existen en el mercado 0.1% de
productos nanotecnológicos en el mercado,
pero se prevé que para la próxima década
ascenderá al 15% de mercado a nivel
mundial.
Acorde al Departamento de Agricultura de
Estados Unidos (USDA), para el 2015 el
impacto a nivel mundial de la venta de
productos fabricados a base de
nanotecnología ascenderá a 1 trillón de
dólares anualmente (Phoon y Jasimah, 2010).
Aunque existen datos de que ya hay
productos elaborados con nanotecnología
en la industria alimentaria, es esperable que
dicho número supere el millar en los
próximos 10 años. Por países destacan los
EE UU, seguido de Japón, China y Europa.
25
7.- CONCLUSIONES
Como cualquier otra nueva tecnología,
considero que los resultados de las
investigaciones deben enfocarse a
aplicaciones y fines relacionados con los
problemas que tiene la humanidad, como la
pobreza, el hambre, las enfermedades,
seguridad alimentaria, entre otras. Pero
también es cierto que tenemos que tomar en
cuenta que como nueva tecnología existen
vacios de información especialmente desde
el punto de vista del riesgo – beneficio. Se
debe asegurar que los nuevos alimentos que
salgan al mercado no tengan problemas
para el consumidor o el medio ambiente. De
no ser así existe la posibilidad de que los
nanoalimentos sufran el mismo destino que
los productos genéticamente modificados,
que debido a la percepción de la opinión
pública se ha clausurado en gran parte el
desarrollo de esta tecnología.
En el campo de la industria alimentaria, la
nanotecnología puede ser aplicada en todos
los aspectos de la cadena alimentaria, tanto
para la producción animal y agrícola,
tratamiento de aguas, elaboración de nuevos
productos a través de nuevos ingredientes
alimentarios o complementos, mejorar la
seguridad alimentaria, control de calidad,
almacenamiento, entre otros.
La mayoría de los Comités Científicos que
han estado trabajando con esta nueva
tecnología han llegado a la conclusión de
que esta tecnología traerá muchos
beneficios para los consumidores, pero
también se debe considerar que no existen
las suficientes pruebas como para decir que
esta tecnología no tiene riesgos, por lo que
se plantea la necesidad de contar con
nuevos datos y métodos de medición para
poder evaluar adecuadamente la seguridad
de los productos de la nanotecnología. Esta
falta de información es más pronunciada en
la parte de bioacumulación y los posibles
efectos tóxicos de la inhalación y/o
ingestión de nanopartículas manipuladas y
sus repercusiones que tendría todos estos
factores a largo plazo en la salud pública,
tanto de los consumidores como los
trabajadores que estén en contacto con los
nanomateriales. También es necesario que
se evalúen detenidamente las consecuencias
ambientales de la eliminación final de estos
nanomateriales.
Tal es así, que en base a los conocimientos
con que actualmente se cuenta, no es
posible establecer conclusiones generales
sobre las propiedades físico-químicas de los
nanomateriales, así como su toxicidad tanto
en vitro como en vivo. En general, no es
posible extrapolar la toxicidad potencial de
un nanomaterial a partir de los datos
existentes del compuesto disuelto o a micro
26
o macro escala. Los estudios in vivo por vía
oral son muy limitados, la mayoría
corresponden a ensayos de toxicidad aguda
y no existe información en cuanto a
toxicidad a largo plazo.
Es necesario desarrollar y adaptar las
técnicas analíticas actuales, para que sean
aplicadas en la determinación de los
nanomateriales de un alimento, con el fin de
poder realizar los análisis cualitativos y
cuantitativos de los compuestos presentes y
de esta manera poder evaluar la exposición
al consumidor, trabajadores que están en
contacto con los nanomateriales y el medio
ambiente.
Además, es necesario contar con una base
de datos sobre los nanomateriales y
nanoalimentos que actualmente se está
comercializando en los mercados a nivel
mundial, si bien es cierto hay ciertas
organizaciones como amigos de la tierra
que ya cuentan con una base de datos, pero
esta no es completa, es necesario que el
consumidor conozca y tenga información
de la inocuidad de los manoalimentos si son
reguros o no para su consumo.
Debe desarrollarse lo más pronto posible
un marco regulatorio especifico para la
nanotecnología que incluya en primer lugar
que las empresas estén obligadas a colocar
en la etiqueta del producto la cantidad y
tipo de nanomateriales utilizados. Otra
medida sería que se deba asegurar mediante
análisis científicos a largo plazo la
inocuidad del alimento. Una nueva directriz
en el campo ambiental en donde se tome en
cuenta el impacto de los posibles peligros
que los nanomateriales tendrían para el
medio ambiente. Además se requiere la
implementación de algunas extensiones a
los reglamentos relacionados con la
seguridad y salud ocupacional de los
trabajadores que estén en contacto directo o
indirecto con estos nanomateriales.
Finalmente, considero que se debe de
informar a la ciudadanía de los avances de
esta tecnología para que puedan conocer y
opinar sobre la nanotecnología.
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20RIBEIRO.pdf.
29
9.- ANEJO Nº 1
30
Cuadro 2: Ejemplos de usos actuales de nanomateriales en agricultura, alimentos y envasado
de alimentos
Tipo de producto Nombre del producto y
fabricante
Componente nano Finalidad
Suplemento
nutricional
Polvo „Mycrohydrin‟ de la línea
de productos Nanoceuticals /
compañía RBC Lifesciences.
Jaulas moleculares de 1-
5 nm de diámetro, hechas
a partir de un complejo
de hidruro de sílice.
La Mycrohydrin nanoscópica presenta mayor
potencia y biodisponibilidad incrementada. Al ser
expuesta a la humedad, libera iones de hidrógeno
y actúa como un potente antioxidante.
Bebida nutricional
Oat Chocolate Nutritional
Drink Mix (mezcla para bebida
nutricional sabor chocolate y
avena) / compañía Toddler
Health.
Partículas de hierro de
300nm (SunActive Fe)
Las partículas nanoscópicas de hierro tienen
mayor reactividad y biodisponibilidad.
Material en contacto
con alimentos
(artículos de cocina)
Tabla para picar Nano Silver /
compañía A-Do Global Nanopartículas de plata
Las partículas nanoscópicas de plata tienen
mayores propiedades antibacterianas.
Material en contacto
con alimentos (vajilla)
Jarro para bebes Nano Silver /
compañía Baby Dream Nanopartículas de plata
Las partículas nanoscópicas de plata tienen
mayores propiedades antibacterianas.
Material en contacto
con alimentos
(utensilios de cocina)
Antibacterial Kitchenware
(utensilios de cocina antibac-
terianos) / compañía Nanoca-
retech/NCT
Nanopartículas de plata Las partículas nanoscópicas de plata tienen
mayores propiedades antibacterianas.
Envasado de
alimentos
Adhesivo para recipientes de
hamburguesas de McDonald‟s
/ compañía Ecosynthetix
Nanoesferas de almidón
de 50-150nm
Estas nanopartículas tienen una superficie 400
veces mayor a la de las partículas naturales de
almidón. Cuando se utilizan como adhesivo
requieren menos agua y por ende menos tiempo y
energía para secarse.
Envasado de
alimentos
Envoltorio plástico Dure- than
KU 2-2601 / compañía Bayer
Nanopartículas de sílice
en un nanocompuesto
polimérico
Las nanopartículas de sílice en el plástico impiden
que penetre oxígeno y gas por el envoltorio,
alargando así el tiempo de conservación del
producto.
Aditivo alimentario Conservante Aquasol /
compañía AquaNova
Micela (cápsula) nano
escalar de sustancias
lipófilas o insolubles en
agua
Al encerrar los ingredientes activos en
nanocápsulas solubles, se aumenta su absorción
en el cuerpo (incluido células individuales).
Tratamiento de creci-
miento vegetal
PrimoMaxx / compañía Syn-
genta
Emulsión de partículas
de 100nm
El empleo de partículas nanoscópicas aumenta la
potencia de los ingredientes activos, reduciendo
potencialmente la cantidad que se debe aplicar.
31
Cuadro 3: Ejemplos de nanomateriales de envasado que liberan sustancias químicas en etapa
de desarrollo
Compañía / Institución Componente nano Finalidad
CSP Technologies
Polímero capaz de liberar ingredientes en
alimentos o bebidas en respuesta a un estímulo
externo.
Controlar la humedad, el oxígeno, las bacterias,
el olor y hasta el sabor de los alimentos
mismos.
Kraft
„Lengua electrónica‟ de base nano-sensor capaz
de percibir el sabor de sustancias químicas a nivel
de partes por trillón, para luego guiar la
liberación de las sustancias químicas.
Controlar la liberación de aromas, sabores y
nutracéuticos en productos alimentarios en
respuesta a las preferencias particulares de
cada consumidor.
Cuadro 4: Nano agentes antibacterianos en envases y materiales en contacto con alimentos
Cuadro 5: Materiales de envasado con nano sensores en etapa de desarrollo
Compañía / Institución Aplicación
SongSing Nano Technology Co., Ltd Película adherente para envolver alimentos, tratada con nanopartículas
de óxido de zinc.
Sharper Image Bolsas de plástico para guardar alimentos tratadas con nanopartículas
de plata.
BlueMoonGoods, A-DO Global, Quan Zhou Hu
Zheng Nano Technology Co., Ltd y Sharper
Image
Recipientes de plástico para guardar alimentos tratados con nanopartí-
culas de plata.
Daewoo, Samsung y LG Refrigeradores tratados con nanopartículas de plata
Baby Dream® Co., Ltd Jarros para bebes tratados con nanopartículas de plata
A-DO Global Tablas para picar tratadas con nanopartículas de plata
SongSing Nano Technology Co Teteras tratadas con nanopartículas de plata
Nano Care Technology Ltd Utensilios de cocina tratados con nanopartículas de plata
Desarrollado por Componente nano Finalidad
Georgia Tech en Estados
Unidos
Biosensor basado en nanotubos de múltiples
paredes.
Detectar microorganismos, proteínas tóxicas o
alimentos y bebidas en descomposición.
Universidad de Southampton,
Rei- no Unido, y Deutsches
Kunststoff- Institut, Alemania
Película “opalina”, que incorpora
nanopartículas de negro de carbón de 50nm
Producir cambios de color en respuesta a
descomposición en los alimentos.
Universidad de Strathclyde,
Escocia
Tinta sensora de oxígeno, con base de
nanopartículas de dióxido de titanio,
activada por luz ultravioleta
Brindar un sistema a prueba de manipulaciones
no autorizadas.
Compañía australiana MiniFAB Biosensores nanotecnológicos Detectar contaminación biológica
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Cuadro 6: Desarrollo de bioplásticos nanocompuestos
Desarrollado por Componente nano Finalidad
Plantic Technologies, Australia Biopolímeros nanocompuestos,
relleno no especificado
Producción de plásticos biodegradables. Suministrado al
80% del sector australiano de bandejas de chocolate,
incluida la compañía Cadbury Australia.
Rohm and Haas, EE.UU. Biopolímeros nanocompuestos,
que utilizan Paraloid BPM-500
Usados para el fortalecimiento de PLA, resina plástica
biodegradable hecha a partir de maíz, manteniendo la
transparencia del plástico.
“Sustainpack”: 35 institutos de
investigación, universidades
y socios empresariales de 13
países europeos
Biopolímeros nanocompuestos,
que utilizan nano arcilla
Usados para fortalecer materiales biodegradables de
envasado hechos en base a fibras, y para hacerlos
repelentes al agua.
Universidad Técnica de Dina-
marca, entre otras
Biopolímeros nanocompuestos,
que utilizan nano arcilla y otros
minerales
Utilización de nano arcillas y otros minerales para el
fortalecimiento de bioplásticos.
Organización de Investigación
Científica e Industrial del
Commonwealth, Australia
Biopolímeros nanocompuestos,
relleno no especificado
Nanocompuestos combustibles, convertibles en abono y
renovables y dióxido de carbono neutro.
Cuadro 6: Nanoagroquímicos en desarrollo
Producto Fabricante Componente nano Finalidad
“Súper” fertilizante
combinado con plaguicida
(Programa de Cooperación
Científico-Técnica
Pakistán-EE.UU.
2006).
Programa de Cooperación
Científico - Técnica
Pakistán-EE. UU.
Cápsula de nano arcilla que
contiene estimulantes de
crecimiento y agentes de
biocontrol.
Debido a que puede diseñarse para
liberar lentamente los ingredientes
activos, el tratamiento requiere una
sola aplicación a lo largo de toda la
vida del cultivo.
Herbicida (Raj 2006).
Universidad Agrícola Tamil
Nadu (India) y Tecnológico
de Monterrey (México).
Nano formulado.
Diseñado para atacar el revestimiento
de semillas de malezas, destruir los
bancos de semilla en el suelo y evitar
la germinación de malezas.
Plaguicidas, incluidos
herbicidas (Invest,
Australia 2007).
Organización de
Investigación Cien- tífica e
Industrial del
Commonwealth de Australia
Nanocápsulas
El tamaño muy pequeño de las
nanocápsulas aumenta su potencia y
puede permitir la liberación dirigida
de ingredientes activos.