Je nanotehnologija primerna za pametno embalažo za živila? - EOL 96

Je nanotehnologija primerna za pametno embalažo za živila? - EOL 96

Nanoembalaža in kilometri | Sandra Jež, Patricija Teršar, Matjaž Knez, Matevž Obrecht (Fakulteta za logistiko Univerze v Mariboru) |
 
Nanodelci in nanotehnologija sta izraza, ki se vedno bolj uporabljata v povezavi s tehnološkim napredkom 21. stoletja. Uporaba nanotehnologije pa vidno narašča in prihaja v splošno uporabo na področju kozmetike, tekstila, zaščitnih sredstev, premazov in drugod. Nekateri inovativni dosežki na področju nanotehnologije so prav tako že oziroma bi lahko vidno preoblikovali prehrambno industrijo z revolucionarno embalažo za živila, npr. z zmanjšanjem prepustnosti kisika, izboljšanimi mehanskimi lastnostmi embalaže, zmanjšanim vplivom UV-svetlobe, večjo odpornostjo na toploto in zagotavljanjem antibakterijskega učinka. Kljub temu ostaja odprto vprašanje, kakšen je vpliv nanodelcev v embalaži za živila na zdravje ljudi in varnost potrošnikov, ali lahko nanodelci prehajajo v živila, se lahko s tem spremenijo lastnosti živil in podobno. Ključnega pomena za razvoj nanotehnologije na področju pametne embalaže bo zato predvsem odziv in sprejemanje s strani javnosti, zelo pomembne pa bodo raziskave o vplivih in primernosti nanoembalaže na okolje in zdravje ljudi.
 

molekulaUvod

Beseda nano izhaja iz stare grščine in pomeni škrat oziroma palček. Nanodelci so materiali v velikosti od 1 do 100 nanometrov (nm). 1 nanometer je miljardinka (10-9) metra. Nanotehnika označuje obdelavo in pripravo materialov na ravni nanodelcev, z izrazom nanotehnologija pa poimenujemo uporabo nanotehnike v industrijske namene. Nanotehnologija je uporabljena predvsem v tehniki, medicini in prehrani. Največji napredek v razvoju in intenzivnosti se kaže ravno v tehniki, saj so možnosti za izvedbo študij o škodljivih vplivih na organizme in okolje manjše. Uporaba nanomaterialov vidno narašča in prihaja v splošno uporabo. Uporabljeni so predvsem za izboljšavo lastnosti materialov in funkcionalnih lastnosti površin (Kovač Hace, b.d.).

Uporaba nanotehnologije je vse pogostejša. Vse več se uporablja na področju prehrane, kamor sodi tudi pametna embalaža. Ta nima le funkcije zaščite izdelka, njegove dekorativnosti in standardnega podajanja informacij, temveč lahko s pomočjo lastne identifikacije prepozna tudi vsebnosti izdelkov. Pametna embalaža je uporabna predvsem pri ugotavljanju roka kakovosti živil oziroma do kdaj je še uporabno. Pokaže pokrarljivost izdelka. Samo poimenovanje kaže na naloge, ki jih taka embalaža opravlja samodejno: Uporabniku daje informacije o kakovosti živil s pomočjo zunanjih in notranjih indikatorjev (nanosenzorjev) podaja informacije o zgodovini pakiranega izdelka, sprememba barve pa kaže na stopnjo svežine živila, spremembo temperature med hranjenjem in ali je bila embalaža ves čas hermetično zaprta (Lu, Bowles, 2013).

Pametna embalaža in prehranski kilometri

Nekateri inovativni dosežki na področju nanotehnologije so močno preoblikovali prehrambno industrijo z revolucionarno embalažo za živila. K prehranskemu odtisu na okolje prispeva tudi geografski kriterij oziroma učinek transporta, kjer je poudarek na prehranskih kilometrih ti. food miles. Dandanes živila prepotujejo na stotine kilometrov od proizvajalca do končnega porabnika. Na poti so izpostavljena različnim vplivom in skladiščena na različne načine. Za potrebe ohranjanja kakovosti živila med transportom z oddaljenih koncev sveta se uporablja več različnih pakiranj in embalaž, pri čemer je poseben poudarek predvsem na varnosti pakirane hrane. Večina raziskav se je osredotočila na preverjanje uporabe nanodelcev za zatiranje rasti mikrobov in upočasnitev oksidacije. Vsebnost nanodelcev v pametni embalaži vpliva na manjšo prepustnost kisika, boljše mehanske lastnosti materialov, zmanjšan vpliv UV-svetlobe ter večjo odpornost na toploto in zagotavlja antibakterijski učinek. V materialih za izdelavo embalaže so vgrajeni nanodelci kovin ali kovinskih oksidov (npr. srebro, titanov dioksid, cinkov oksid, magnezijev oksid), ki preprečujejo rast mikroorganizmov na njeni površini in s tem ščitijo živila (Filipič, 2012).

Ena izmed inovativnih možnosti uporabe nanotehnologij je zmanjšanje kvarjenja živil preko uporabe senzorjev, vgrajenih v embalaži. Nanosenzorje je mogoče uporabiti kot etikete ali premaze in tako dodati inteligentno funkcijo embalaži. Zasnovani so tako, da kažejo svežino hrane, zmanjšajo pokvarljivost s sprostitvijo konzervansov, prilagodijo okuse in hranilno vrednost z izločanjem barve, arom ali drugih dodatkov. Nanosenzorji zaznavajo tudi tesnenje vakuumske embalaže, zamrzovanje, taljenje in ponovno zamrzovanje preko sprememb temperature v določenem časovnem obdobju, kar je še posebej pomembno za spremljanje stanja živila med transportom in skladiščenjem (ibid.).

Koristi podjetja ob uvedbi pametne embalaže

Uvedba pametne embalaže bi izboljšala sledljivost izdelkov skozi celotno oskrbno verigo do končnega potrošnika. Nano črtne kode omogočajo natančno sledenje izdelkom, kar poleg podatkov o poreklu, kakovosti in stanju živila omogoča tudi odkrivanje ozkih grl v oskrbni verigi in njihovo odpravljanje. Potencialna korist, ki se pojavi ob uvedbi nano črtne kode, je prihranek in zmanjšanje uporabe dodatnega lepila in papirja, posledično pa s tem izboljšamo tudi okoljski odtis izdelka.

Pametna embalaža opozori na iztek roka uporabnosti, kar omogoča boljši nadzor nad zalogami; izdelki s krajšim rokom uporabe lahko hitreje zapuščajo skladišče in hitreje pridejo do končnega potrošnika. S tem se znatno zmanjša število izdelkov, ki jih je zaradi pretečenega roka uporabe potrebno uničiti. Upravljanje zalog se na ta način poenostavi in postane bolj učinkovito. Možnost raznih nanopremazov, ki podaljšajo in ohranijo svežino izdelkov, lahko pomeni tudi zmanjšanje potrebe po globokem hlajenju in zamrzovanju hrane med transportom in skladiščenjem. To bi posledično zmanjšalo investicijo v nabavo in vzdrževanje takih naprav. Z uporabo nanomaterialov bi izboljšali prvotno embalažo. Če stremimo k prihranku in zmanjšanju uporabljenih surovin, bi to dosegli z izboljšanimi materiali, ki bi bili zelo tanki in enako ali pa še bolj močni, trpežni in odpornejši. Pametna embalaža lahko pomeni prednosti, izboljšanje in prihranek v vseh fazah oskrbovalne verige (Lu, Bowles, 2013).

O vplivu nanodelcev je premalo raziskav

Obstaja upravičena skrb glede prehajanja nanomaterialov iz embalaže v hrano, še posebej v primeru notranjih premazov. Znano je, da nanomateriali iz embalaže prehajajo v živila. Ni pa raziskano, kako se nanodelci obnašajo v stiku z živili in kakšne so posledice njihovega uživanja za človekovo zdravje, kar še posebej velja za sintetične nanodelce. Dosedanje raziskave so odkrile problematiko nanodelcev, ki jo predstavlja predvsem njihova velikost. Manjši kot so delci, lažje prodrejo v telo in organizme, zaradi specifične velikosti delcev, ki lahko povzročijo drugačen odziv in obnašanje telesa, kot je trenutno znano, pa se lahko pojavijo tudi določena tveganja za zdravje. Prehajanje nanodelcev je že aktualna tema tudi na področju kozmetike. Trenutno so na trgu prisotni izdelki z vsebnostjo nanodelcev, vendar pa ti niso vključeni in identificirani v opisu sestave izdelka, zato je praktično nemogoče oceniti njihovo število. Prikrivanje vsebnosti nanodelcev je tudi posledica ne največjega števila raziskav in pomanjkanja splošnega dokaza o vplivu nanodelcev na organizme in okolje (Remškar, 2009).

Znatno oviro predstavlja zakonodaja. Predpisi na področju varovanja zdravja se razlikujejo od države do države, zato težko trdimo, da bi bila določena pametna embalaža sprejeta povsod. Menimo, da so na področju nanotehnologije ključne svetovne raziskave o dejanskem vplivu na organizme in okolje, to pa naj bo trdna podlaga vsem državam in enotni zakonodaji. Zakonodaja je močno orožje, za katero je dobro, da je podprta z znanstvenimi dokazi. Paradoks je, da je v nekaterih državah z vidika varovanja okolja uporaba embalaže z vsebnostjo nanodelcev omejena, ni pa uredbe, ki bi določala označevanje vsebnosti nanodelcev v izdelkih in embalaži (Topolovec, 2011).

Sicer največjo oviro v razvoju nanotehnologije v povezavi z embalažo predstavlja velika začetna investicija, ki bo potrebna pred morebitno komercializacijo. Ključnega pomena so raziskave, ki bodo razjasnile zanesljivost, varnost in morebiten vpliv nanodelcev v stiku z živili za zdravje ljudi in okolja. Problematična je prav tako lahko tudi proizvodnja, predvsem obdelava in oblikovanje nanomaterialov, saj to pomeni veliko porabo energije in veliko odpadkov. Zaradi neraziskanosti področja izdelava nanotehnologij uporablja surovine, katerih viri so žal vedno bolj omejeni. Zaradi majhnosti delcev bodo na udaru najbolj primerni materiali, ki imajo točno določene iskane karakteristike. Tak je na primer cinkov oksid, ki ima povečan antibakterijski učinek in je vrsta naravnega polimera, ki jo najdemo v školjkah in rakih (Soutter, 2012).

Ne smemo pa zanemariti vpliva na okolje. Ker so nanopremazi večplastni, je vprašljiva ponovna uporaba in reciklaža take embalaže, saj še ni znano, v kolikšni meri bi lahko bila razgradljiva. Vsekakor stremimo k uporabi manj embalaže, kjer je le mogoče (Institute for Local Self-Reliance, b.d.). Nanotehnologija je pripomogla, da je biološko razgradljiva snov odpornejša na mikrobno delovanje. Protimikrobna aktivnost otežuje popolno razgradljivost in reciklažo v zaključni fazi življenjskega cikla embalaže (Farhoud, b.d.). Kljub temu menimo, da je spekter možnosti oblikovanja in prilagodljivost specifičnim potrebam nanomaterialov zelo širok, kar predstavlja njihovo osnovno prednost. Povečano odpornost lahko izkoristimo in že v osnovi oblikujemo nanomaterial, ki ga lahko ponovno uporabimo za isti ali za drugačen namen ter kot alternativo nekaterim okoljsko prijaznejšim embalažam.

Stroški za uvajanje nanotehnologije v povezavi s pametno embalažo so zaenkrat sorazmerno veliki. Zaradi neraziskanosti nekaterih omenjenih področij bi bil potreben precejšen vložek v raziskave in študije, ki bi izločile in omilile neželene dejavnike. Raziskale bi vplive tovrstne embalaže na kakovost živil, zdravje ljudi in okolje. Strošek bi predstavljala tudi promocija in seznanjanje končnih porabnikov in vseh sodelujočih znotraj oskrbne verige s prednostmi pametne embalaže (Soutter, 2012).

Pametna embalaža je vsekakor tehnologija, ki jo lahko pričakujemo v prihodnosti, vendar pa vsaka nova tehnologija zahteva veliko investicijo v začetni fazi. Ključnega pomena za razvoj nanotehnologije na področju pametne embalaže je tudi odziv ciljne skupine nanjo. Pri tem obstajata tveganje in morebitna nevarnost, saj družba za sprejetje te embalaže vsekakor potrebuje pristen dokaz o njeni primernosti za okolje in zdravje ljudi. Prihranki in možne koristi širšega uvajanja pametne embalaže, ki so zaenkrat samo predvidevanja, pa se bodo pokazali mnogo kasneje (Soutter, 2012).


Viri:

Farhoud, F. (b. d.). Nanotechnology in food packaging. Najdeno 10.1.2015 na spletnem naslovu http://confbank.um.ac.ir/modules/conf_display/conferences/iecfp2013/ 322_1.pdf

Filipič, M. (2012). Koristi in tveganja uporabe nanotehnologij v živilski industriji. Pregledni znanstveni članki.

Institute for Local Self-Reliance (b.d.). Bioplastics and Nanotechnology. Najdeno 3.1.2015 na spletnem naslovu http://www.sustainableplastics.org/bioplastics/ bioplastics-and-nanotechnology

Kovač Hace S. (b.d.). Nanodelci. Najdeno 3.1.2015 na spletnem naslovu http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/Strukturni_skladi/Gradiva/MUNUS2/MUNUS2_92Kemija_Nanodelci.pdf

Lu, J., Bowles, M. (2013). How Will Nanotechnology Affect Agricultural Supply Chains? IFAMA, International Food and Agribusiness Management Review Volume 16, Issue 2. Najdeno 16.10.2014 na spletnem naslovu http://www.ifama.org/files/20120066.pdf

Remškar, M. (2009). Nanodelci in nanovarnost. Najdeno 9.1. 2015 na spletnem naslovu http://www.kemijskovaren.si/files/nano_knjiga.pdf

Soutter, W. (b. d.). Nanotechnology in Food Packaging. AzoNano. Najdeno 19.10. 2014 na spletnem naslovu http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3035

Topolovec S. (2011, 1. februar). Nanotehnologija – ko ne veš, kaj ješ! Najdeno 3.1.2015 na spletnem naslovu http://www.zazdravje.net/razkrivamo.asp?art=440

Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija
iz evropskega sklada za regionalni razvoj. Sofinanciranje spletne strani je bilo pridobljeno preko Vavčerja za digitalni marketing.