Im Lande Lilliput
Von Udo Pollmer · 06.04.2008
Die Nanotechnologie gilt als eine der Zukunftstechnologien schlechthin. Dabei hat sie die wissenschaftlichen Forschungslabore längst verlassen und unter anderem Einzug gehalten in die Produktion von Lebensmitteln. Die Nanotechnologie sorgt heutzutage zum Beispiel dafür, dass Kartoffelchips länger knusprig bleiben.
Was ist Nanotechnologie? Die meiner Ansicht nach beste Definition stammt von der US-Nanotechnologie-Initiative: "Das Verstehen und die Kontrolle von Materie in Dimensionen von etwa 1 bis 100 Nanometern, bei denen einzigartige Phänomene neue Anwendungen ermöglichen". Um eine Vorstellung von den Größenverhältnissen zu bekommen: Ein Nanopartikel verhält sich zur Größe eines Fußballs wie ein Fußball zur Größe unseres Planeten.
Was für einzigartige Phänomene? Nanoteilchen sind nicht in erster Linie unvorstellbar feine Stäube, sondern trotz ihrer Winzigkeit ziemlich komplex aufgebaute Materialien. Eine Welt in Miniaturform. Nanopartikel folgen eigenen Gesetzen. Gesetze, die in erster Linie von der Quantenphysik bestimmt sind. In unserer Makrowelt bestimmten die Volumeneigenschaften die Wirkung, in der Nanowelt vor allem die Oberfläche. Denn hier befinden sich mehr Atome als im Inneren. An der Oberfläche aber wirkt die Energie. Damit verändert sich die elektrische Leitfähigkeit, der Magnetismus, Farbe, Härte, Schmelzpunkt oder Reaktionsfähigkeit.
Was heißt das konkret? Kohlenstoff in Form von Graphit ist weich, als Nanoröhrchen kann er hundert Mal härter als Stahl sein. Gold ist als Metall reaktionsträge, im Nanobereich jedoch höchst reaktiv, weshalb es beispielsweise zur Geruchsminderung in Toiletten eingesetzt wird. Weil die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen enorm zunimmt, ändert sich nicht nur die Reaktivität, sondern auch das Diffusionsverhalten. So trotzen Partikel mit einer Größe unterhalb von 200 nm der Schwerkraft. Sie sinken nicht zu Boden, sondern schweben.
Und das nutzt man nun zur Herstellung von Lebensmitteln? Seit einigen Jahren werden Nano-Produkte beispielsweise in Verpackungsmaterialien verwendet. Durch das Aufbringen einer Nanoschicht bei recycelten PET-Flaschen bleiben sie undurchlässig für Kohlendioxid. Plastikflaschen für Bier mit Nanoschichten verhindern, dass der Alkohol – wie bisher - mit dem Kunststoff reagiert. Folien mit Nanosilikaten sind dünner, reißfester und außerdem undurchlässiger für Sauerstoff.
Man hört derzeit viel über Nanosilber. Kommt das auch ins Essen? Die antibakterielle Wirkung von Silber wird schon länger genutzt, beispielsweise bei der Herstellung von Eiscreme in Eisdielen als illegales Desinfektions- bzw. Konservierungsmittel. Die älteste Nutzung ist wohl das (geputzte) Silberbesteck. Nanosilber ist aufgrund der großen Oberfläche natürlich ungleich effektiver. Deshalb werden immer mehr Gerätschaften mit Nanosilber versehen, bis hin zu Kühlschränken. Da es gewöhnlich nicht ins Produkt gerät, bleibt die Ware keimfrei. Man braucht keine Konservierungsmittel und schon gar keinen Silberzusatz im Trinkwasser zur Herstellung von Softeis.
Werden Nanoteilchen auch direkt der Nahrung zugesetzt? Auch das. Beispielsweise nanoskalige Carotinoide zur Färbung von Lebensmitteln. Man kann damit die fettlöslichen Carotinoide auch in Limonaden oder Desserts auf Wasserbasis einrühren. Ein anderes Beispiel ist Nano-Titandioxid. Titandioxid wird bisher als weißes Pigment zur Färbung verwendet, zum Beispiel für weiße Überzüge von Kaugummi. Als Nanopartikel sind sie aber transparent. Sie sind so klein, dass sie das sichtbare Licht passieren lassen und nur das kurzwelligere UV-Licht absorbieren. Deshalb wird Nano-Titandioxid auch als UV-Filter in Sonnenmilch eingesetzt.
Und bei Lebensmitteln? Man will sie als hauchdünne Nanoschicht auf die Produkte zu sprühen: Nanofilme verhindern nicht nur Aromaverluste, sie schützen das Lebensmittel wie eine unsichtbare Haut vor äußeren Einflüssen. Mit einem solchen Film bleiben Kartoffelchips länger knusprig. Die dünne Barriere schützt Cocktailkirschen vor dem Ausbluten oder Nüsse auf Pralinen vor dem Ranzigwerden. Auch der Pizzabelag kann nicht mehr in den Teig durchsuppen. Fritten werden an der Fettaufnahme gehindert, Gebäcke trocknen nicht mehr so schnell aus. Selbst die Müsliabfüller profitieren: Die Rosinen bleiben saftig und weichen nicht mehr die trockenen Knusperflocken an. Oder Cornflakes, die mit Milch übergossen werden: Gegen Ende der Mahlzeit ist der Tellerinhalt meistenteils breiig. Das muss nicht mehr sein! Von besonderem Interesse ist das Verfahren für den Fruchthandel. Hier wird seit vielen Jahren an Coatings, als Umhüllungen gearbeitet, um das empfindliche Gut haltbar zu machen.
Sind damit auch Risiken verbunden? Wenn wir jetzt eine halbe Stunde Zeit hätten, würde ich Ihnen im Telegramm-Stil auflisten, was wir alles nicht wissen. Es gibt ja nicht nur technische Nanopartikel, sondern auch jede Menge natürliche – seit Urzeiten. Und alle, alle wirken sie immer wieder anders.
Literatur: EU.L.E.n-Spiegel - Wissenschaftlicher Informationsdienst des Europäischen Instituts für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften e.V. 2008/Heft 2 – in Vorbereitung
Was für einzigartige Phänomene? Nanoteilchen sind nicht in erster Linie unvorstellbar feine Stäube, sondern trotz ihrer Winzigkeit ziemlich komplex aufgebaute Materialien. Eine Welt in Miniaturform. Nanopartikel folgen eigenen Gesetzen. Gesetze, die in erster Linie von der Quantenphysik bestimmt sind. In unserer Makrowelt bestimmten die Volumeneigenschaften die Wirkung, in der Nanowelt vor allem die Oberfläche. Denn hier befinden sich mehr Atome als im Inneren. An der Oberfläche aber wirkt die Energie. Damit verändert sich die elektrische Leitfähigkeit, der Magnetismus, Farbe, Härte, Schmelzpunkt oder Reaktionsfähigkeit.
Was heißt das konkret? Kohlenstoff in Form von Graphit ist weich, als Nanoröhrchen kann er hundert Mal härter als Stahl sein. Gold ist als Metall reaktionsträge, im Nanobereich jedoch höchst reaktiv, weshalb es beispielsweise zur Geruchsminderung in Toiletten eingesetzt wird. Weil die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen enorm zunimmt, ändert sich nicht nur die Reaktivität, sondern auch das Diffusionsverhalten. So trotzen Partikel mit einer Größe unterhalb von 200 nm der Schwerkraft. Sie sinken nicht zu Boden, sondern schweben.
Und das nutzt man nun zur Herstellung von Lebensmitteln? Seit einigen Jahren werden Nano-Produkte beispielsweise in Verpackungsmaterialien verwendet. Durch das Aufbringen einer Nanoschicht bei recycelten PET-Flaschen bleiben sie undurchlässig für Kohlendioxid. Plastikflaschen für Bier mit Nanoschichten verhindern, dass der Alkohol – wie bisher - mit dem Kunststoff reagiert. Folien mit Nanosilikaten sind dünner, reißfester und außerdem undurchlässiger für Sauerstoff.
Man hört derzeit viel über Nanosilber. Kommt das auch ins Essen? Die antibakterielle Wirkung von Silber wird schon länger genutzt, beispielsweise bei der Herstellung von Eiscreme in Eisdielen als illegales Desinfektions- bzw. Konservierungsmittel. Die älteste Nutzung ist wohl das (geputzte) Silberbesteck. Nanosilber ist aufgrund der großen Oberfläche natürlich ungleich effektiver. Deshalb werden immer mehr Gerätschaften mit Nanosilber versehen, bis hin zu Kühlschränken. Da es gewöhnlich nicht ins Produkt gerät, bleibt die Ware keimfrei. Man braucht keine Konservierungsmittel und schon gar keinen Silberzusatz im Trinkwasser zur Herstellung von Softeis.
Werden Nanoteilchen auch direkt der Nahrung zugesetzt? Auch das. Beispielsweise nanoskalige Carotinoide zur Färbung von Lebensmitteln. Man kann damit die fettlöslichen Carotinoide auch in Limonaden oder Desserts auf Wasserbasis einrühren. Ein anderes Beispiel ist Nano-Titandioxid. Titandioxid wird bisher als weißes Pigment zur Färbung verwendet, zum Beispiel für weiße Überzüge von Kaugummi. Als Nanopartikel sind sie aber transparent. Sie sind so klein, dass sie das sichtbare Licht passieren lassen und nur das kurzwelligere UV-Licht absorbieren. Deshalb wird Nano-Titandioxid auch als UV-Filter in Sonnenmilch eingesetzt.
Und bei Lebensmitteln? Man will sie als hauchdünne Nanoschicht auf die Produkte zu sprühen: Nanofilme verhindern nicht nur Aromaverluste, sie schützen das Lebensmittel wie eine unsichtbare Haut vor äußeren Einflüssen. Mit einem solchen Film bleiben Kartoffelchips länger knusprig. Die dünne Barriere schützt Cocktailkirschen vor dem Ausbluten oder Nüsse auf Pralinen vor dem Ranzigwerden. Auch der Pizzabelag kann nicht mehr in den Teig durchsuppen. Fritten werden an der Fettaufnahme gehindert, Gebäcke trocknen nicht mehr so schnell aus. Selbst die Müsliabfüller profitieren: Die Rosinen bleiben saftig und weichen nicht mehr die trockenen Knusperflocken an. Oder Cornflakes, die mit Milch übergossen werden: Gegen Ende der Mahlzeit ist der Tellerinhalt meistenteils breiig. Das muss nicht mehr sein! Von besonderem Interesse ist das Verfahren für den Fruchthandel. Hier wird seit vielen Jahren an Coatings, als Umhüllungen gearbeitet, um das empfindliche Gut haltbar zu machen.
Sind damit auch Risiken verbunden? Wenn wir jetzt eine halbe Stunde Zeit hätten, würde ich Ihnen im Telegramm-Stil auflisten, was wir alles nicht wissen. Es gibt ja nicht nur technische Nanopartikel, sondern auch jede Menge natürliche – seit Urzeiten. Und alle, alle wirken sie immer wieder anders.
Literatur: EU.L.E.n-Spiegel - Wissenschaftlicher Informationsdienst des Europäischen Instituts für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften e.V. 2008/Heft 2 – in Vorbereitung