A nanoélelmiszereké lehet a jövő

A nanotechnológia, vagyis az anyag módosítása az atomok szintjén az élelmiszeriparban is újdonságokat hoz: többek közt sósabb ízű só, kevésbé hizlaló zsír, finomabb édesség előállításával és a hétköznapi termékek tápértékének növelésével kecsegtet. A nanoélelmiszer-kiegészítők még a globális alultápláltság ellen folytatott harcban is szerepet kaphatnak.

Nanorészecskék

Mi is tulajdonképpen a nanoélelmiszer? Az ilyen élelmiszereknél nem pusztán 1-100 nanométeres (a nanométer a milliméter egymilliomod része) részecskék jelenlétéről van szó. Számos ennivalónak ugyanis eleve megvan a maga természetes nanoszerkezete - a tejben lévő fehérjék például nanoléptékű csoportokat képeznek -, amelyet meg lehet változtatni a nanotartományban, hogy javítsanak a tulajdonságain.

Ami azt illeti, a kutatók már évek óta változtatják az élelmiszerek nanoszerkezetét, például emulgeáló szereket adnak a jégkrémekhez, hogy javítsák azok állagát. Az igazi nanoélelmiszerek azonban a nanoszerkezetek és a nanorészecskék megtervezett változtatásával készülnek majd a jövőben. Az olyan technikák létrejötte, amilyen például az atomi erő mikroszkópia, láthatóvá tették a nanovilágot. Így a kutatók megfigyelhetik a parányi szerkezeteket, amelyeken dolgoznak, megérthetik a viselkedésüket és ésszerűbb, tudatosabb módon hajthatnak végre változtatásokat rajtuk.

Nanoélelmiszerekkel az elhízás ellen

Vic Morris, az Egyesült Királyságbeli Élelmiszerkutató Intézet munkatársa a képalkotó eljárások segítségével most olyan élelmiszerek létrehozásán fáradozik, amelyekkel az elhízás ellen lehet küzdeni. Számos ennivaló a jégkrémtől a majonézig olyan emulziókat tartalmaz, amelyekben a zsirokat apró cseppekké verik szét. Ezeket a cseppeket stabilizáló fehérjeréteg borítja. A szakemberek eddig meg voltak győződve arról, hogy az emulziók szétesnek a gyomorban. Morris azonban másképp látta. Egyes emulziók nem esnek szét addig, amíg nem bontják le fehérjeburkukat a vékonybélben található epesók.

A kutatócsoport keresztkötéseket létesített a fehérjék között, és így megerősítette a proteinburkot. Ily módon késleltetni tudták a lebomlást egészen a vékonybél utolsó szakaszáig, a csípőbélig (ileum). A zsírok hirtelen eljutása ilyen messzire a vékonybélben bekapcsolta a "csípőbéli féket", azaz azt a mechanizmust, amely miatt jóllakottnak érezzük magunkat. "A test úgy gondolja, hogy nagy zsírtartalmú ennivaló jutott be" - mondja Morris. A megtévesztés miatt az ember sokkal kevesebb ennivalóval is beéri. A kutatócsoport most azon dolgozik, hogy a módszert igazi élelmiszereken is bevethetővé tegye.

A zsírbevitel csökkentésére nem a csipőbéli fék "behúzása" az egyetlen lehetőség. Sok emulzió alapú élelmiszer zsírtartalmának csökkentésére azt a módszert használják, hogy a zsírtartalom nagyjából felét vízre cserélik. Ezeknek a diétás élelmiszereknek azonban az élvezeti értékük is csökken: kevésbé krémesek, nem a megszokott ízűek. Az egyik lehetőség ennek kiküszöbölésére, hogy a plusz vizet nanoméretű olajcseppekbe rejtik, így a szájban kevesebb vizet és több krémesebb zsírt érzékelünk. Ha az elképzelés ugyanúgy működik a gyártósoron, mint a laboratóriumban, akkor például a zsírszegény majonéz íze és állaga pont ugyanolyan lesz, mint a hagyományos változaté.

Burokba zárt élvezet

A burokba zárás gondolata megragadta az élelmiszergyártók figyelmét is. "Anélkül lehetne javítani a termékek táplálkozási értékét és eltarthatóságát, hogy bármi mást - például ízt vagy állagot - változtatnánk" - mondja Charles-François Gaudefroy, az Unilever egyik fejlesztési igazgatója.

Az élelmiszergyártók elsősorban vitaminok, ásványok és omega-3 zsírsavak kapszulázásában gondolkodnak. A burokba zárás meghosszabbítaná ezeknek a kiegészítőknek a szavatosságát, elfedné a kellemetlen ízüket, és a nanoemulziók esetében szabad szemmel láthatatlanná tenné őket, így nem befolyásolnák az élelmiszer megjelenését. Ezeknek az előnyöknek a gyakorlatba átültetése azonban nem egyszerű feladat. A nanoemulziók stabilizálása például rendkívül nehéz, ráadásul nehéz bizonyítani az egészségügyi előnyöket is. Ezért az eljárás jövője egyelőre bizonytalan.

Nanohús, nanosó

A nanoélelmiszerek készítésének másik megközelítési módja, hogy nem az alkotórészeket módosítják, hanem szinte a semmiből építik fel az ennivalót. A holland Wageningeni Egyetem  kutatóinak sikerült például tejfehérjéből hússzerű szerkezetet felépíteniük. Ez azért lehet fontos, mert a világ egyre növekvő népességét egyre nehezebb ellátni természetes eredetű élelmiszerekkel. Nem lehet annyi állatot tartani, amennyire szükség volna. A természetes ennivalókat azonban talán részben pótolhatják ilyen félig mesterséges élelmiszerekkel.

A "nanoélelmiszereknél" nem mindig előnyös a nano mérettartomány. Sok esetben a részecskéknek nem kell ilyen kicsiknek lenniük. Néhány éve egy kutatócsoport nanosó előállításába fogott. Minél kisebbek a szemcsék, annál nagyobb a só felületének aránya a tömegéhez képest. A csoport elképzelése az volt, hogy így kevesebb só szükséges ugyanolyan sós íz eléréséhez. A kutatók különféle nanoméretű sószemcséket vizsgáltak meg, de végül a forgalomba hozott készítménybe mikrométeres nagyságrendű, a legnagyobb nanorészecskéknél 50-100-szor nagyobb szemcsékből álló só került, mert ezek adták a legerőteljesebb ízt.

A nanoélelmiszerek jövője

Egyes kutatók aggódnak amiatt, hogy a nanorészecskék káros hatással lehetnek a szervezetre. Való igaz, hogy egyes nanorészecskék képesek áthatolni a bél hámsejtjeinek sejthártyáján, így potenciálisan körbevándorolhatnak a testben. Pár kutatás szerint a sejtbe jutó nanorészecskék közül néhány (szilícium-dioxid, titán-oxid) DNS-károsodást idézhet elő az emberi bélsejtekben.

Különböző eljárással létrehozott szilícium-dioxid nanonrészecskék (1-3 elektronmikroszkópos fotó, 4 pásztázó elektronmikroszkópos kép)

Más kutatások viszont arra utalnak, hogy a szervezet egyáltalán nem védtelen a nanorészecskékkel szemben. A bélben található limfoid szövetcsomók, az úgynevezett Peyer-plakkok egyik feladata éppen az ilyen részecskék eltávolítása a szervezetből. A becslések szerint ugyanis ezekből a szervetlen részecskékből a normális táplálékkal is mintegy 40 milligramm jut be naponta a testbe.

A nanoélelmiszerek tehát nagy valószínűséggel semmilyen veszélyt nem jelentenek az emberek számára, viszont számos előnyös tulajdonsággal bírnak. Már akkor is megéri a fejlesztésükkel foglalkozni, ha "csupán" nagyobb tápértékű, ízletesebb, kellemesebb állagú élelmiszerek előállítása lesz az eredmény. Ha pedig tényleg enyhítenek a világ élelmezési gondjain, akkor az emberiség leghasznosabb találmányai közé kerülhetnek.

A New Scientist cikke nyomán