Jeder Zweite weiß mit dem Begriff „Nano" oder „Nanotechnologie" nichts anzufangen. Dabei liegt die Geburtsstunde dieser Wissenschaft bereits 25 Jahre zurück. Nano-Produkte beginnen sich sukzessive in den Alltag zu schleichen. Gibt es ein Risiko?
Der Einsatz von Nanopartikeln ist nicht so neu wie es den Anschein haben mag. Bei den verbrauchernahen Produkten hat die Nanotechnologie, wenn auch nicht explizit so bezeichnet, schon vor Jahrzehnten etwa in Lacken oder Medikamenten Einzug gehalten. Auch in kosmetischen Produkten werden längst Nanopartikel aus Titandioxid oder Zinkoxid als UV-Filter eingesetzt. Ebenso werden Nanomaterialien als Hilfs- und Zusatzstoffe in Lebensmitteln verwendet. Fruchtsäfte halten länger, Kochsalz bleibt rieselfähig und Ketchup behält die optimale Fließeigenschaft. Von all dem merken die Konsumenten nichts. Denn: Für Nanoprodukte gibt es keine Kennzeichnungspflicht. Worum geht es in der Nanotechnologie?
Auf die Größe kommt es an
Bei der Nanotechnologie handelt es sich weniger um einen neuen Wissenschaftszweig, als um ein mehrere Disziplinen ergreifendes Forschungsfeld, das sich rund um eine Größenbezeichnung entwickelt hat. Nanopartikel sind Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als hundert Nanometer (nm). Zum Verständnis: 100 nm = 0,1 µm = 0,0001 mm. Zum Vergleich: Ein Nanopartikel ist 800 Mal kleiner als die Breite eines Haares. Zur Illustration: Ein DNA-Molekül ist ungefähr 2,5 Nanometer groß.
In der Nanotechnologie geht es um die Entwicklung neuer Produkte und Prozesse unter Nutzung von Materialien in der Größenordnung von 0,1 bis 100 nm. Das Besondere dabei geht auf zwei Eigenschaften zurück: Zum einen gelten bei Größenordnungen unter 50 nm nicht mehr die klassischen physikalischen Gesetze, sondern jene der Quantenphysik. Das bedeutet, dass die Teilchen völlig andere optische, magnetische oder elektrische Fähigkeiten annehmen können als ihre größeren Pendants. Zum anderen ist die Oberfläche im Vergleich zur Masse der Teilchen größer als üblich, was ihre Interaktion mit der Umwelt verstärkt. So werden elektrische Leiter zu Nichtleiter und Kunststoff so hart wie Stahl.
Natürliche Nanostrukturen
In Lebensmittelrohstoffen existieren solche Nanostrukturen auch von Natur aus. Einige Beispiele sind pflanzliche Zellwandstrukturen, Fleisch- und Bindegewebestrukturen und Emulsionen wie die Milch. Mit Nanopartikeln natürlichen Ursprungs sind synthetische jedoch nicht vergleichbar. Denn: Bei den synthetisch hergestellten Teilchen wird bewusst verhindert, dass sie sich zu oder mit größeren Partikeln verbinden und somit ihre Reaktionsfähigkeit vermindert wird.
Klein denken, groß gewinnen
Die zentrale Frage beim zusätzlichen Einsatz von Nanoverbindungen in Lebensmitteln lautet: Was könnte dadurch an verbesserten Eigenschaften erreicht werden? Derzeit sehen Experten bei Lebensmittelverpackungen, Oberflächenbeschichtung und bei der Entwicklung von funktionellen Lebensmitteln die zukunftsträchtigsten Anwendungsbereiche für die Nanotechnologie.
Sicherere Verpackung
Plastikfolien, die nanostrukturierte Materialien enthalten, sind flexibler, resistenter gegen Hitze, Licht, mechanische und andere Schäden. Machbar sind auch Verpackungsmaterialien, die Sauerstoff und Feuchtigkeit absorbieren können. Dadurch bleiben Lebensmittel länger frisch. Auch Nanopartikel, die für antimikrobielle Eigenschaften sorgen und schmutzabweisende Oberflächen werden voraussichtlich breite Anwendung finden. Einsatzpotenzial dafür bieten Verpackungsmaterialien ebenso wie Maschinen, die bei Lebensmittelverarbeitungsprozessen eingesetzt werden. Verbesserte Überwachungstechniken könnten es ermöglichen, den Weg von Lebensmitteln „vom Feld bis zur Gabel" zurückzuverfolgen. Eine andere Idee ist, in Verpackungen Nanosensoren einzubauen, welche winzige Mengen von Chemikalien aufspüren können. Die Nanosensoren könnten beispielsweise beim Erkennen der Stoffe, die beim Lebensmittelverderb oder durch Kontamination freigesetzt werden, einen Farbwechsel der Verpackung erwirken. Damit wäre für die Konsumenten sofort klar, wenn das Lebensmittel ungenießbar ist.
Funktionelle und interaktive Lebensmittel
Nanoteilchen und -kapseln könnten dafür eingesetzt werden, um bioaktive Stoffe gezielt an die Stellen in unserem Körper zu bringen, an denen sie am wirksamsten sind. Erreichen in Nanokapseln verschlossene Mikronährstoffe, Antioxidantien oder Medikamente das spezifische Zielgewebe im Körper in gewünschten Zeiten, könnten auch Dosierungen niedriger ausfallen.
Auch neue Lebensmittelsysteme könnten entwickelt werden, die erhöhte funktionale Eigenschaften aufweisen. Visionen für die Zukunft beinhalten natriumarme Lebensmittel, die aufgrund der Interaktion mit den entsprechenden Geschmacksknospen auf der Zunge immer noch salzig schmecken.
Stand der Dinge
Derzeit hält sich die praktische Anwendung der Nanotechnologie im Lebensmittelbereich in Grenzen. Ein Großteil der in der Nanoprodukt-Datenbank des Woodraw Wilson International Center for Scholars (Washington DC) eingetragenen 38 Lebensmittel ist als Nahrungsergänzungsmittel zu bewerten. Bei ihnen sind Vitamine oder Mineralstoffe in Nanopartikeln eingebettet, womit eine höhere Stabilität und Bioverfügbarkeit erreicht wird. Auf Platz 2 stehen Lebensmittelverpackungen, Lagerbehälter oder Kühlschränke, bei denen Nanopartikel antibakterielle Eigenschaften oder eine leichtere Reinigungsfähigkeit der Oberflächenbeschichtung erzielen sollen. Nur bei fünf Lebensmitteln wurden Nanopartikel direkt eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein spezielles Öl (Canola Active Oil), das Phytosterine enthält und den Cholesterinspiegel senken soll, einen Tee, einen Slim Shake, eine Mikroemulsion und einen speziellen Fritteuseneinsatz, der die Frittierzeit verkürzt und die Fettaufnahme reduziert.
Konsumentenstimme
Auch wenn die Nanotechnologie ein großes Zukunftspotenzial in sich trägt, haben Konsumenten - wie bei jeder neuen Technologie - verständlicherweise Bedenken, was mögliche Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt betrifft. Um die Risikoakzeptanz der Konsumenten zu eruieren, wurde in Deutschland vergangenes Jahr vom Bundesinstitut für Risikoforschung eine „Verbraucherkonferenz" abgehalten. 16 Verbraucher und Verbraucherinnen konnten nach einer Einführungsphase mit Experten diskutieren. Unter den resultierten Forderungen finden sich ein Aufruf zu vermehrter Forschung, die Forderung für eine Kennzeichnungspflicht „Nano" und ein Zulassungsverfahren für nanoskalige Stoffe.
Novel Food Verordnung
In der EU steht bereits jetzt mit der Novel-Food-Verordnung (EC Nr. 258/97) ein gutes Instrument zur Verfügung, um die Risiken von Nanostrukturen zu bewerten und zu minimieren. Diese Verordnung regelt u. a. Lebensmittel und Lebensmittelzutaten mit neuer oder gezielt modifizierter Lebensmittelstruktur. Außerdem unterliegen der Novel Food-VO Lebensmittel und Lebensmittelzutaten, bei deren Herstellung ein nicht übliches Verfahren angewandt worden ist und bei denen dieses Verfahren eine bedeutende Veränderung ihrer Zusammensetzung oder der Struktur der Lebensmittel oder der Lebensmittelzutaten bewirkt hat, was sich auf ihren Nährwert, ihren Stoffwechsel oder auf die Menge unerwünschter Stoffe im Lebensmittel auswirkt. Beide Aspekte treffen auf Nano-Produkte zu.
Risikoabschätzung
Nanopartikel können über drei Wege den menschlichen Körper erreichen: über die Atemwege, die Haut und den Magen-Darm-Trakt. Potenzielle Gefahren von Nanopartikeln gehen von ihrer außerordentlichen Reaktionsfähigkeit aufgrund der großen Oberfläche aus. Dies trifft vor allem auf die Aufnahme über die Atemwege zu. Bei Lebensmitteln stellt sich die Frage, wie sich die Nanopartikel im Magen-Darm-Trakt verhalten. Werden sie verstoffwechselt? Können oder sollen sie sogar Körperschranken überschreiten? Für die nun angedachten Anwendungsgebiete reichen frühere toxikologische Untersuchungen von Nanostrukturen nur noch bedingt aus. Neue grundlegende toxikologische Bewertungen sind gefragt. Zudem müssen vor Markteintritt sorgfältige Produkttests durchgeführt werden, die sich auf die Teilchengröße ebenso wie die Zusammensetzung der Produkte konzentrieren. In diesem Bereich sind derzeit Forschungsinstitute und Regierungseinrichtungen in Großbritannien und Deutschland führend.
Fazit
Im Lebensmittelbereich steckt die Nanotechnologie noch in den Kinderschuhen. Ihr Potenzial, die Lebensmittelverarbeitung und -strukturen grundlegend zu verändern, ist jedenfalls enorm. Ob Konsumenten die neue Technologie akzeptieren werden, wird daran liegen, inwiefern ein direkter (Verbraucher-) Nutzen zu erkennen ist. Bis innovative Nano-Produkte tatsächlich den Markt erobern, besteht noch weiterer intensiver Forschungsbedarf.
