Наноинкапсулирование биоактивных соединений
Благодаря уменьшению размера частиц нанотехнология может улучшить такие свойства биоактивных соединений, как контролируемое высвобождение, растворимость, длительное время пребывания в желудочно-кишечном тракте и эффективное поглощение клетками.
Наноинкапсулирование включает в себя инкорпорирование, абсорбцию или дисперсию биоактивных соединений в небольшие везикулы диаметром порядка нанометров. Биоактивное соединение может быть интегрировано и защищено от разрушения, обладает лучшей растворимостью и стабильностью и, следовательно, имеет большую биодоступность.
Нанокапсулы имеют увеличенное время удержания желудочно-кишечного тракта за счет лучшей био-адгезионной способности слизи, покрывающей эпителий кишечника.
Для применения в пищевых нанокапсулах наиболее изучены и применяются липидные или природные полимеры.
Наноинкапсулированные соединения для пищевого применения должны быть нетоксичными и биоразлагаемыми в организме человека и должны использовать вспомогательные вещества, которые обычно считаются безопасными.
Они должны пройти тщательную токсикологическую оценку безопасности, прежде чем могут быть использованы для потребления человеком.
Тестирование наночастиц (NPs) в настоящее время не полностью регламентировано, и распространенные тесты на токсичность могут не подходить для NPs.
Эффективность наноинкапсулированных соединений также должна быть проверена, чтобы убедиться, что этот процесс действительно улучшает характеристики неинкапсулированных соединений, однако было разработано мало методов.
Биоактивные соединения, которые естественным образом содержатся в некоторых продуктах питания, имеют физиологическую ценность и могут помочь снизить риск развития некоторых заболеваний, включая рак.
Нанокапсулы используются для маскировки вкуса и запаха тунцового рыбьего жира (источника омега-3 жирных кислот), который интегрирован в хлеб. Нанокапсулы ломаются только тогда, когда они достигают желудка, что позволяет избежать неприятного вкуса рыбьего жира.
Жизнеспособность пробиотических организмов, включая Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus и Bifidobacterium spp. в лиофилизированном йогурте можно улучшить путем наноинкапсуляции кальцием.
Нанокапсулированные бифидобактерии с крахмалом путем распыления показали доступный и промышленно удобный процесс инкапсуляции.
Биодоступность ликопина может быть увеличена путем усиления наночастиц ликопина в томатном соке, соусе для макарон и варенье.
Молочный белок, казеин, использовался для производства наноразмерных мицеллл и был использован в качестве средства доставки чувствительных ингредиентов для укрепления здоровья, включая витамин D2.
В этих применениях упаковочные материалы должны быть способны поддерживать биоактивные соединения, такие как пребиотики, пробиотики, капсулированные витамины или биодоступные флавоноиды, в оптимальных условиях, пока они не будут контролируемым образом высвобождаться в пищевой продукт. Эти материалы могут помочь контролировать окисление продуктов питания, предотвращая образование неприятных запахов и нежелательных текстур в продуктах питания.
Для нанокапсулирования могут использоваться различные добавки, в том числе каррагинан, хитозан, желатин, полимолочная кислота, полигликолевая кислота и альгинат.
Нанотрубки α-лактоальбумина
Особенно актуальной для пищевой промышленности является возможность получения нанотрубок молочных белков в виде α-лактальбумина при частичном гидролизе.
Нанотрубки α-лактальбумина способны повысить вязкость благодаря своей большой площади поверхности и жесткости, что требует меньше белка. Таким образом, эти нанотрубки высокой плотности белков также могут быть использованы в качестве загустителя.
Нанотрубки α-лактальбумина имеют полости диаметром около 8 нм, что позволяет удерживать такие пищевые компоненты, как витамины или ферменты. Эти полости могут также использоваться для инкапсуляции и защиты нутрицевтических препаратов или маскировки нежелательных ароматов или ароматических соединений.
Поскольку нанотрубки состоят из молочных белков, они считаются материалами пищевого качества, которые должны способствовать их выходу на рынок и могут способствовать расширению применения питательных веществ, добавок и фармацевтических нанокапсул.
Наносенсоры
Наносенсоры предназначены для реагирования на изменения окружающей среды, такие как изменения температуры или влажности в местах хранения, химические изменения, вызванные деградацией пищевых продуктов или загрязнением микроорганизмами.
Учитывая решающее значение времени в пищевой микробиологии, основной целью нанодатчиков является сокращение времени обнаружения патогенов с нескольких дней до нескольких часов и даже минут.
Наносенсоры могут быть размещены непосредственно на упаковке, чтобы обнаружить химические вещества, выделяющиеся во время порчи пищевых продуктов.
Нанокантильверы
Нанокантильверы – еще один класс новых биосенсоров. Его принцип обнаружения основан на его способности обнаруживать биологические взаимодействия, такие как между антигеном и антителом, ферментом и субстратом или кофактором и рецептором и лигандом, посредством физической или электромеханической сигнализации.
Они состоят из небольших кусочков материалов на основе кремния, которые способны распознавать белки и обнаруживать патогенные бактерии и вирусы. Эти устройства уже имеют большой успех в исследованиях молекулярных взаимодействий и обнаружении химических загрязнителей, токсинов и остатков антибиотиков в пищевых продуктах.
Обнаружение патогенов основано на их способности колебаться на различных частотах в зависимости от биомассы микроорганизмов.
Пищевая упаковка
Применение нанотехнологий в области упаковки пищевых продуктов считается весьма перспективным, так как они могут повысить безопасность и качество пищевых продуктов.
Они включают в себя интеллектуальную упаковку, которая реагирует на воздействие окружающей среды, и активную упаковку, которая способна взаимодействовать с пищевыми продуктами.
Например, нано-глины, встроенные в пластиковые баллоны, делают упаковку жесткой, снижая газовую проницаемость, сводя к минимуму потери углекислого газа из пива и попадание кислорода в баллон, сохраняя пиво свежим и увеличивая срок хранения до более чем шести месяцев.
Наночастицы включены в упаковочные материалы для улучшения их барьерных свойств, в качестве примера можно привести NPs из силиката, серебра, магния и оксида цинка. Когда NPs включены в упаковочный материал, прямой контакт с пищевыми продуктами возможен только после диффузии NPs.