Функционални нанохрани
В близко бъдеще хамбургерът, който понижава холестерола, няма да бъде невъзможен. Нанонауката, определена от някои като преструктуриране на храната на атомно или молекулярно ниво, насочена към получаване на наносъставки с по-добри свойства, е реалност, в която както правителството, така и частната инициатива инвестират в научноизследователска и развойна дейност.
Без непременно да се налага да се позовавате на техния ред на важност, възможно е да се дефинират поне две основни функции на храната:
От хедонична гледна точка функцията на храната е да задоволи очакванията, свързани със нейните сензорни атрибути, чрез възприемането на нейните вкусове, аромати, цветове и текстури, допълнени с подходящ прием, който позволява да задоволи апетита, генериран от консумацията на енергиен продукт както от физическа, така и от умствена дейност.
Докато от физиологична гледна точка основната функция е да осигури в качество и количество необходимите макро- и микро-хранителни вещества, за да отговорят на хранителните изисквания, които при балансирана диета ще бъдат - отчасти - отговорни за здравето и благосъстоянието на физически лица.
В този смисъл има все повече научни доказателства, които подкрепят хипотезата, че някои храни, както и някои от техните компоненти имат благоприятни физически и психологически ефекти, благодарение на приноса на основните хранителни вещества, което се допълва от факта, че днес в ден, науката за храненето от класическата дефиниция за това как да се избегнат недостига на микроелементи и да се поддържа адекватна макро-хранителна достатъчност, се е развила към концепциите за „положително“ или „оптимално“ хранене.
Тъй като науката за храненето еволюира от „правилно хранене“ към „оптимално хранене“, изследователите и технолозите се насочиха към по-голямо внимание върху идентифицирането на биологично активни съставки в храните, които предлагат потенциал за подобряване на физическото и психическо състояние, както и намаляване на риска заразяване с болести.
Установено е, че много традиционни хранителни продукти като плодове, зеленчуци, соя, пълнозърнести храни и мляко съдържат компоненти, които могат да бъдат полезни за здравето, към което се добавя развитието на нови храни, които добавят или разширяват тези полезни компоненти поради тяхното здраве ползи и удобни психологически ефекти.
Всичко това в група храни, които започнаха да се наричат „функционални“ и които се консумират като част от нормалната диета, осигуряват специфични хранителни вещества, които в много случаи действат на нивото на основните метаболитни пътища на човешкото тяло.
Това прави особено необходимо, че в допълнение към техните „функционални“ свойства, тези специфични хранителни вещества трябва да имат атрибути на физико-химична стабилност и бионаличност, така че да осигуряват тяхното усвояване, като същевременно са все още биологично активни в точката, в която трябва да участват в съответните метаболитни реакции.
Именно от това изискване, където тогава е възможно да се наблюдава съществуващото взаимодействие между функционални храни и нанотехнологии, което ражда иновативната концепция за "функционални или интерактивни нанохрани".
Нанотехнологични особености
Именно от факта, че физикът Ричард Фейман, по време на конференция на Американската физическа общност, проведена през 1959 г., се отнася до началото на ерата, в която отделни атоми и молекули могат да бъдат използвани за създаване на сложни структури в много малък мащаб, концепцията на "Нанотехнологии" възниква.
Днес нанотехнологиите се характеризират с разработването на нови продукти и процеси, които използват материя, чийто размер варира от приблизително 0,1 до 100 нанометра. Тъй като нанометърът (nm) е една милионна от милиметъра, това наистина е „науката за мъничките“. За да ни даде представа в сравнително изражение, диаметърът на атома е приблизително една десета от нанометъра, молекулата на водата има диаметър почти 0,3 nm, молекулата на ДНК е широка около 2,5 nm, а дебелината на човешки косъм е около 80 хиляди нм.
Нанотехнологиите използват факта, че в наномащаба свойствата на даден материал могат да се различават значително от тези, които същият материал притежава в по-голям мащаб. Например слънцезащитни продукти, които използват емулсии с титанов оксид (TiO2), които при нормални условия са с непрозрачен бял цвят с блокиращи ултравиолетовите лъчи функции, но които в наномащабите са прозрачни, като същевременно запазват своите блокиращи свойства.
Наред с други приложения, във фармакопеята продуктите са разработени чрез нанокапсулиране, което се състои от включване на активни съставки като витамини и/или ензими в биоразградими нанокапсули, които освобождават съдържанието си при контакт с определени клетки или органични сокове/секрети.
В области като селското стопанство вече са разработени и одобрени за интензивно използване наноциди или интелигентни пестициди, които използват система с контролирано освобождаване от модифицирана полимерна нанокапсула, за да придобият селективни адхезионни свойства върху частите на растителните организми, които трябва да бъдат защитен. По този начин нанокапсулите остават инертни, докато не бъдат погълнати от хищни насекоми и след като попаднат в храносмилателната си система, поради соковете на храносмилателния тракт, те освобождават активното вещество в тялото на насекомото.
По същия начин, по който революционизира света на медицината и селското стопанство, нанотехнологиите вече започнаха да се включват като нововъзникваща технология в света на храните, развивайки концепцията за това, което се нарича „нано-храни“.
Нанотехнологиите, приложени към дизайна на храните
Електронният микроскоп и напоследък разработването на инструменти като сондови микроскопи предоставят безпрецедентни възможности за разбиране на хетерогенната структура на храните на поднивата на тяхната молекулярна структура. Това даде нови решения на неразрешими досега проблеми в науката и технологиите за храните, като предлага нови подходи за рационален подбор на суровини или обработка на тези материали за подобряване на качеството на хранителните продукти.
Тази способност да се използва нанонаука за подобряване на качеството на материалите чрез разбиране и усъвършенстване на техните структури в наномащаба е пример за форма на нанотехнология, която е наречена инкрементална нанотехнология. Докато, когато намаляването на размера на структурите е придружено от промени в свойствата, които предоставят коренно нови решения на ниво иновации и развитие на нови пазарни възможности, те се считат за примери за това, което се нарича еволюционна нанотехнология.
Потенциалното въздействие на нанотехнологиите, приложени върху дизайна на храните, не е чуждо на правителствата на основните развити страни, които досега през това десетилетие са увеличили значително инвестициите в научноизследователска и развойна дейност в областта на нанохрани. Вижте допълнителен материал
На същите нива на инвестиции в научноизследователска и развойна дейност от техните правителствени организации са страни като Япония и основните членове на общности като Европейския съюз, включително Англия и Германия. Вижте допълнителен материал
В днешно време приложението на тази нова технология би улеснило потенциалното развитие на продукти с редовни нива на мазнини между 25,0% и 35,0%, като ги преработи със съдържание под 1,0% и запази характеристиките на тяхната текстура и вкус на нивото на приемане на редовните продукт.