La nanotecnología en los alimentos

Por: Gabriela Fernanda Flores Enciso

 

Enero 1, 2021
Fuente: Google

La nanotecnología es el estudio de la manipulación de la materia a escala atómica y molecular.

Su potencial se extiende de la mecánica a la medicina y puede crear nuevos dispositivos y técnicas. Al conectarla con otras ciencias, se expande a áreas y temas como máquinas, técnicas en electrónica y comunicaciones, aguas residuales, tratamiento de agua, biología, bioquímica, agricultura, y procesamiento de alimentos [1]. Estos dos últimos son de gran importancia, ya que no solo mejora las condiciones del cultivo, sino también la calidad de alimento que recibe el consumidor y el nivel de producción. Además promueve la sostenibilidad de la producción a gran escala mediante un mejor cuidado de la tierra de siembra, y un menor desperdicio o merma del alimento procesado.

La nanotecnología está vinculada con los sistemas alimentarios y agrícolas en diversas aplicaciones como la mejora de la seguridad y el procesamiento de los alimentos, la capacidad de las plantas para absorber nutrientes, el sabor y la nutrición, los métodos de administración, la detección de patógenos, la funcionalidad de los alimentos, la protección del medio ambiente y la rentabilidad del almacenaje y distribución [2].

Nanotecnología en el mundo

El uso de las nanopartículas se puede remontar hasta 400 d.C. donde los vidrieros romanos fabricaban pedazos de vidrio conteniendo metales a nivel nanométrico [3]. Un ejemplo es la Copa de Licurgo, el cual presenta diferentes colores dependiendo de si la luz pasa o no a través del mismo gracias a nanopartículas de plata y oro.

Uno de los incentivos para el estudio de la nanotecnología se dio a partir de 1996 por parte del gobierno de E.E.U.U., quienes observaron que los materiales se pueden nanoestructurar para adquirir nuevas propiedades y funciones. Además, que varias disciplinas podrían contribuir en el campo (Ej.: ciencias del ambiente y química) [3]. En el área de alimentos, comenzó a entrar en la industria agrícola y alimentaria desde 2003, cuando el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos publicó la primera hoja de ruta el 9 de septiembre de 2003 [4].

Estudios en el 2015, consideran que la nanotecnología ha surgido con el potencial de aumentar la productividad agrícola, la seguridad alimentaria y el crecimiento económico de las industrias en al menos un 30% (aproximadamente 0,9 billones de dólares estadounidenses) [5]. Mientras que en el 2019, antes de la pandemia global, se estimaba que el impacto económico mundial de la nanotecnología sea de al menos 3 billones de dólares para 2020 [4].


A nivel mundial, muchos países han identificado el potencial de la nanotecnología en el sector agroindustrial y están invirtiendo una cantidad significativa en él.  En el contexto de la crisis alimentaria (alza de precios de alimentos del 2007-2008), Hilary Benn, ministra del Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales del entonces gobierno del Reino Unido, declaró que “existe un potencial real” de su uso para poder alimentar al mundo con hambre. Igualmente, James R. Kunder, administrador del Programa de los Estados Unidos para la Oficina de Desarrollo Internacional (USAID), sugirió la nanotecnología para incrementar la producción de los alimentos básicos. Voceros de instituciones y agrupaciones de países en desarrollo también han propuesto la nanotecnología como una tabla salvadora frente a la crisis en general y la alimentaria en particular. Tissa Jayaweera, presidente de la Federación de la Cámara de Comercio e Industria de Sri Lanka, dijo que éstas podrían ser una respuesta a la crisis mediante el encapsulamiento de pesticidas, fertilizantes y agroquímicos que pudieran ayudar a aumentar la producción de granos. Por otro lado, la empresa SabryCorp, especializada en nanotecnología para el Medio Oriente, elaboró en 2009 un reporte para el parlamento del Reino Unido sobre sus virtudes frente a la crisis de los alimentos [6].

Nano-pesticidas

En el campo, los agricultores utilizan ampliamente plaguicidas químicos debido a la disponibilidad de formulaciones ya preparadas y al rápido «efecto de eliminación» en las etapas de vida de los insectos. A menudo, los plaguicidas aplicados no llegan a las partes de la planta objetivo y la dosis/concentración no se suministra en la cantidad requerida para controlar insectos porque más del 90% de los plaguicidas usados se pierden en el aire durante la aplicación y como escurrimiento (no solo en el aire, sino también en el suelo y el agua) [7]. Esta nanotecnología ha sido introducida para mejorar la protección de cultivos mediante la remediación de pesticidas dañinos, y para preparar nuevas fórmulas de pesticidas facilitando la aplicación con entrega controlada en plantas y granos. 

La microemulsión, nanoemulsión, nanodispersión y nanoencapsulación son los tipos de nanoformulación de plaguicidas con propiedades variadas. Esta “nanoformulación” de pesticidas mejora la solubilidad de pesticidas poco solubles en agua, protege la degradación prematura de pesticidas y afecta la plaga objetivo [8].

Nano-sensores

Figura: diferentes tipos de carnes

Los nanosensores permiten detectar la presencia de plagas y enfermedades de cultivos. Asimismo, ha permitido el desarrollo de empaques inteligentes de alimentos que pueden revelar el desarrollo bacteriano o fúngico al estar envasados [9].
Sus alcances en los alimentos son: 

  • Detección de cantidades muy pequeñas de contaminantes químicos.
  • Detección de cantidades muy pequeñas de contaminantes químicos (gases, patógenos o toxinas en alimentos envasados).
  • Seguimiento y etiquetado de alimentos
  • Funcionar como nariz y lengua electrónicas para evaluación de sensorial, 
  • Identificación de patógenos nacidos en los alimentos mediante la medición de ácidos nucleicos, proteínas o cualquier otro metabolito indicador de microorganismos [2].

En conclusión, no solo son de gran ayuda en los alimentos procesados. Los nanosensores, en particular los nanosensores inalámbricos, también se han desarrollado para monitorear las enfermedades y el crecimiento de los cultivos, la eficiencia de los nutrientes y las condiciones ambientales en el campo [5].

Referencias Bibliográficas:

[1] Sozer L, Kokini J. Nanotechnology and its applications in the food sector. Trends in Biotechnology. 2009, 27(2): 82–89. 

[2] Rashidi L, Khosravi-Darani K. The Applications of Nanotechnology in Food Industry. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2011, 51(8): 723–730.         

[3] Poole C, Owens F. Introduction to Nanotechnology. New Jersey: Wiley-Interscience, 2003.

[4] Sabourin V, Ayande A. Commercial Opportunities and Market Demand for Nanotechnologies in Agribusiness Sector. Journal of Technology Management & Innovation. 2015, 10 (1): 40-51.

[5] He X, Deng H, Hwang H. The current application of nanotechnology in food and agriculture. Journal of Food and Drug Analysis. 2019, 27(1): 1–21.         

[6] Záyago E, Foladori G. Nanoalimentos. El aislamiento del consumidor. Trayectorias. 2009, 11 (29): 55-74

[7] Gahukar R, Kumar R. Plantderived nanopesticides for agricultural pest control: challenges and prospects. Nanotechnology for Environmental Engineering. 2020, 5(3): 1-9.
[8] Priyanka P, Kumar D, Yadav K, Yadav A. Nanopesticides: Synthesis, Formulation and Application in Agriculture. Nanobiotechnology Applications in Plant Protection. 2019, 7: 129-143.

[9] Lira R, Méndez B, Vera I, De los santos G. Potencial de la Nanotecnología Para el Desarrollo de la Agricultura Sustentable. 2° Mini Simposio – Taller Agronanotecnología; Saltillo, Coahuila, México; 2016.

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