ナノテクノロジーは過去数十年にわたって注目を集めてきており、食品業界にさまざまな有益な用途を提供してきました。他の技術とは異なり、ナノテクノロジーは食品業界の知識をナノスケール次元の別のレベルに広げました。食品包装、食品加工、機能性食品の開発、食品の安全性の向上など、食品産業のほぼすべての側面に関与しています。このブログでは、ナノテクノロジーが食品包装や食料品にどのように使用されているか、そして最も重要な部分であるその安全性の問題について説明します。

食品包装におけるナノテクノロジー

            食品包装において、ナノテクノロジーの最新の開発と広く使用されている用途は、ナノ粒子、ナノセンサ、およびナノバイオセンサーです (10)。ナノ粒子で強化されたバイオナノコンポジットは、通常、少なくとも片面が 1 ～ 100 nm の寸法を持ち、包装の機械的特性、レオロジー特性、バリア特性、熱特性、および抗菌特性の強化にも関連しており、より長い貯蔵寿命を提供します (14)。バイオナノコンポジットは、強化されたナノ粒子の表面積が大きいため、食品包装用の新しい効率的な材料と見なされています(11)。熱安定性や引張強度の向上、抗菌活性の提供、機械的特性の改善など、さまざまな機能を持つ幅広いナノ材料、例えばナノセルロース、ナノデンプン、タンパク質ナノ粒子、キトサンナノ粒子、カーボンナノチューブ、銀ナノ粒子、酸化亜鉛ナノ粒子、二酸化チタンナノ粒子などが食品包装に使用されています(1)。すべての種類のスマート パッケージの中で、インテリジェント パッケージは、有益で、インタラクティブで、低コストで、消費者志向の機能と美しい魅力的なデザインを提供するため、最も利用されているパッケージであると予測されています (6)。ナノ粒子はまた、高温高圧環境などの極端な条件でも高い安定性を備えているため (13)、非常に柔軟性があり、さまざまな食品包装に使用できます。

            ナノセンサーとナノバイオセンサーは、食品の状態または食品を取り巻く環境に関する物理的または化学的特性をプログラム、検出または測定し、それらの信号を消費者に送ることができるため(4)、インテリジェントな食品包装で一般的に使用される小型デバイスです。 (別のブログでは、包装された食品の状態を監視し、消費者と通信し安全を保つ機能を持つインテリジェント包装を含む、さまざまな食品包装について説明します)　このように、消費者は食品の品質と強化された食品の安全性に関する情報を入手し、最適な状態で消費するための決定に役立ちます。

食品のナノ構造と食品加工への利用

            食品のナノテクノロジーは、主に食品加工での使用に関連しています。以前のブログでマイクロカプセル化の適用について説明しましたが、ナノカプセル化はナノスケールでより小さな次元でカプセル化を別のレベルに引き上げ、同様に広く使用されているため、より優れた臭気マスキング機能、より優れた制御活性剤の放出、および改善されたバリア特性など、カプセル化の効率の向上が期待できます(16）。ナノサイズの生物活性化合物は効率的に吸収され、より正確にどの目的地にも配送され、期待される状態での利用を確保し、長期の保管中の機能的安定性を維持し(15)、小さいサイズで深く浸透する配送効率の向上につながります (7)。

            さらに、ナノろ過 (NF) は、圧力によって駆動される 4 つ（精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過、逆浸透）の主要な膜プロセスの 1 つです。そのため、0.5 ～ 1 nm の細孔サイズで食品業界でよく使用されます(12)。NF は、プロセスの脱塩、発熱物質の除去、および凝縮液の研磨など、いくつかの製造工程に関連しています (9)。

安全性の問題

            ナノ物質の毒性とその環境への影響にはいくつかの懸念があります(2)。たとえば、ナノ銀粒子の凝集は、劣悪な環境条件で発生する可能性があり、部分的にコーティングされず、最終的に不安定になる危険性が高く、その結果、有毒な銀原子が放出されます (8)。

            さらに、抗菌剤として使用されてきたナノ銀は、青みがかった肌、細胞系の酸化的損傷など、人体に損傷を与える可能性があることが多くの研究でわかっているため、消費者や関係者の懸念を引き起こしています (8)。ナノ銀の毒性は、そのイオン性およびナノ形態に起因すると考えられており、ミトコンドリアの呼吸を損傷して弱め、細胞の酸化ストレスを引き起こす可能性があります (3)。さらに、ある研究では、食品包装材料中のナノ粒子の遺伝毒性と発がん性が発見されているため、食品産業におけるナノテクノロジーの使用は規制されなければなりません (5)。

            要するに、現在食品業界で使用されているナノテクノロジーには多くの利点がありますが、安全性の問題に関してもいくつかの懸念があります。これらの問題は、食品イノベーションにとって新しいものではありません。これらのナノ素材が消費者の健康リスクに関連している場合、それらは慎重に管理され、安全性を管理するための厳格な手順が必要になるからです。 ITO Thailand は、革新的なソリューションをサポートすることで食品の品質基準を向上させ、消費者の健康と安全を優先事項として確保することを目指しています。

References

1.Ashfaq, A., Khursheed, N., Fatima, S., Anjum, Z., & Younis, K. (2022). Application of nanotechnology in food packaging: Pros and Cons. Journal of Agriculture and Food Research, 7, 100270. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2022.100270

2.Berekaa, M. M. [Mahmoud M. B., & Saudi Arabia. (2015). Nanotechnology in Food Industry; Advances in Food processing, Packaging and Food Safety. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 4(5), 345–357. http://innocua.net/web/download-3325/mahmoud-m.-berekaa.pdf

3.Bressan, E., Ferroni, L., Gardin, C., Rigo, C., Stocchero, M., Vindigni, V., Cairns, W., & Zavan, B. (2013). Silver Nanoparticles and Mitochondrial Interaction. International Journal of Dentistry, 2013, 1–8. https://doi.org/10.1155/2013/312747

4.Caon, T., Martelli, S. M., & Fakhouri, F. M. (2017). New trends in the food industry: application of nanosensors in food packaging. Nanobiosensors, 773–804. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-804301-1.00018-7

5.Gokularaman, S., Cruz, S. A., Pragalyaashree, M. M., & Nishadh, A. (2017). Nanotechnology approach in food packaging-review. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 9(10), 1743-1749.

6.Gregor-Svetec, D. (2018). Intelligent Packaging. Nanomaterials for Food Packaging, 203–247. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-51271-8.00008-5

7.Lamprecht, A., Saumet, J. L., Roux, J., & Benoit, J. P. (2004). Lipid nanocarriers as drug delivery system for ibuprofen in pain treatment. International Journal of Pharmaceutics, 278(2), 407–414. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2004.03.018

8.McShan, D., Ray, P. C., & Yu, H. (2014). Molecular toxicity mechanism of nanosilver. Journal of Food and Drug Analysis, 22(1), 116–127. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2014.01.010

9.Lipnizki, F. (2010). Membrane Technology, Volume 3: Membranes for Food Applications.

10.Rashidi, L., & Khosravi-Darani, K. (2011). The Applications of Nanotechnology in Food Industry. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 51(8), 723–730. https://doi.org/10.1080/10408391003785417

11.Rhim, J.-W., Park, H.-M., & Ha, C.-S. (2013). Bio-nanocomposites for food packaging applications. Progress in Polymer Science, 38(10–11), 1629–1652. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.008

12.Salehi, F. (2014). Current and future applications for nanofiltration technology in the food processing. Food and Bioproducts Processing, 92(2), 161–177. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2013.09.005

13.Sawai, J. (2003). Quantitative evaluation of antibacterial activities of metallic oxide powders (ZnO, MgO and CaO) by conductimetric assay. Journal of Microbiological Methods, 54(2), 177–182. https://doi.org/10.1016/s0167-7012(03)00037-x

14.Shukla, P., Chaurasia, P., Younis, K., Qadri, O. S., Faridi, S. A., & Srivastava, G. (2019). Nanotechnology in sustainable agriculture: studies from seed priming to post-harvest management. Nanotechnology for Environmental Engineering, 4, 11. https://doi.org/10.1007/s41204-019-0058-2

15.Singh, T., Shukla, S., Kumar, P., Wahla, V., Bajpai, V. K., & Rather, I. A. (2017). Application of Nanotechnology in Food Science: Perception and Overview. Frontiers in Microbiology, 8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01501

16.Ubbink, J., & Krüger, J. (2006). Physical approaches for the delivery of active ingredients in foods. Trends in Food Science &Amp; Technology, 17(5), 244–254. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2006.01.007