О безопасности пищевых нанотехнологий

О безопасности

пищевых нанотехнологий

К.И. Попов, д-р хим. наук, профессор, О.В. Красноярова, аспирант Московский государственный университет пищевых производств

Многочисленные исследования последних лет показывают, что производимые человеком наноматери-алы могут быть токсичны для растений, животных и микроорганизмов [1-3]. Несмотря на то что прямых свидетельств угрозы здоровью человека пока не выявлено, нарастает обеспокоенность ученых и общественности вопросами вероятности их попадания в пищу, а также безопасности пищевых добавок и пищевых продуктов, имеющих нанодисперс-ность [1-25]. Близко к этой теме примыкают вопросы оценки безопасности распространения нанома-териалов в окружающей среде - потенциальном источнике загрязнения растительного пищевого сырья, кормов и животных [10, 26, 27]. Первые оценки токсичности про-мышленно производимых нанома-териалов появились только в 2009 г. [19, 29].

Проблемы нанобезопасности, включая безопасность пищевой продукции, были сформулированы и активно разрабатываются в качестве приоритетных рядом правительственных, межправительственных и общественных организаций: EFSA (European Food Safety Authority, Евросоюз), SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks, Евросоюз), DEFRA (Department for Environment, Food and Rural Affairs, Великобритания), FSA (Food Standards Agency, Великобритания), FDA (Food and Drug Administration, США), US EPA (U.S. Environmental Protection Agency, США), ISO (International Organization for Standartization), NATO, PEN (Project on Emerging Nanotechnologies) и др. [30, 31].

В России вопросы пищевой нано-безопасности в настоящее время разрабатываются в рамках Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндуст-рии в Российской Федерации на 2008-2010 годы», Государственный контракт № 01.648.12.3023 «Разработка нормативно-методического обеспечения и средств контроля

Ключевые слова: пищевые нанотех-нологии; наноматериалы; безопасность; наноформа; макроформа; на-нодисперсии.

Key words: food nanotechnologies; nanomaterials; safety; nanoform; the macroform; nanodispersions.

содержания и безопасности нано-частиц в продукции сельского хозяйства, пищевых продуктах и упаковочных материалах», основными исполнителями которого являются Московский государственный университет пищевых производств, научно-исследовательский институт питания РАМН, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы», Институт биохимии РАН им. А.Н.Баха и Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФГУЗ ФЦГиЭ Роспотребнад-зора).

В рамках этого проекта был разработан «Перечень критериев безопасности наночастиц и наноматериа-лов». Основные критерии безопасности включают следующие:

Происхождение наноформы. Любой наноматериал может быть получен двумя способами: дроблением макроскопического объекта до уровня нанодисперсии (top-down) или ассоциацией молекул (ЬоМот-ир). В тех случаях, когда макроформа или молекулярная форма являются натуральными, а следовательно, и нетоксичными для человеческого организма компонентами, то получаемая из них наноформа должна априорно признаваться безопасной до тех пор, пока в каждом конкретном случае не доказано противное. Примерами таких безопасных нано-материалов в соответствии с данной классификацией служат нанодисперсии бета-каротина, коэнзима Q10, карбоната кальция или натуральных глинистых минералов ^ор-

down) и нанотрубки молочного белка альфа-лактальбумина (bottom-up). Остальные нанодисперсии следует рассматривать как потенциально опасные. В пищевой отрасли к таковым относят нанодисперсии серебра, селена, золота, железа, двуокиси титана, двуокиси кремния (кремнезём, диатомит, силикагель), окиси цинка.

Растворимость наноматериа-лов в воде и биологических жидкостях. Этот критерий позволяет подразделять все наноматериалы на те, которые за счет быстрого растворения утрачивают свою нанои-дентичность при попадании в желудочно-кишечный тракт, и те, которые ее сохраняют. Потенциальную опасность в качестве наноматериа-лов представляют только вторые, а безопасность материалов первой категории определяется только уровнями традиционных токсических контаминантов (тяжёлых металлов, пестицидов, радионуклидов, микотоксинов, полиароматических углеводородов и т. д.), а также микробиологических загрязнителей. В определённой дозе такие материалы могут быть токсичными, но эта токсичность обусловлена их молекулярными формами, а не исчезающей при попадании в организм наноструктурой.

Размеры нанодисперсии. Благодаря достоверно установленной способности наночастиц проникать сквозь клеточные мембраны оценку потенциальной опасности следует проводить для нерастворимых в воде и биологических жидкостях, ненатуральных для организма нано-дисперсий частиц, наибольший размер которых не превышает 100 нм. Согласно этому критерию, оценка потенциальной опасности должна проводиться для частиц, все три измерения которых лежат в пределах 100 нм. Пленки и волокна, у которых, соответственно, два или один размер существенно превышают на-ноуровень, априорно следует оценивать исходя из общих критериев безопасности, пока в каждом конк-

ретном случае не доказана необходимость учета рисков, связанных с наноразмерными эффектами.

Кроме того, в рамках данного Проекта в ГОУВПО «МГУПП» создана первая в пищевой отрасли эталонная нанолаборатория для оценки содержания наноматериалов и наночастиц в составе продукции сельского хозяйства, пищевых продуктах и упаковочных материалах и разработаны первые методики анализа.

Данный обзор подготовлен при финансовой поддержке Государственного контракта № 01.648.12.3023 «Разработка нормативно-методического обеспечения и средств контроля содержания и безопасности наночастиц в продукции сельского хозяйства, пищевых продуктах и упаковочных материалах».

ЛИТЕРАТУРА

1. Posner, D.D. Engineered nanomaterials: Where they go? Nobody knows/D.D. Posner//Nano Today. - 2009. - № 4. - P. 114-115.

2. Siegrist, M. Perceived Risks and perceived benefits of different nanotechnology foods and nanotechnology food package/M. Siegrist, N. Stampfi, H. Kastenholtz, C. Keller//Appetite. - 2008. - № 51. - P. 283-290.

3. Chatterjee, R. The continuing uncertainty of nano risks and regulations/R. Chatterjee//Environ. Sci. Technol. - 2008, - Р. 7733.

4. Siegrist, M. Public acceptance of nanotechnology foods and foodpackaging: The influence of affect and trust/M. Siegrist, M.-E. Cousin, H. Kastenholtz, A. Wiek// Appetite. - 2007. - № 49. - P. 459466.

5. Das, M. Emerging trends of nanoparticles application in food technology: Safety Paradigm/M. Das, N. Saxena, P.D. Dwivedi// Nanotoxicology. - 2009. - № 3 (1). -P. 10-18.

6. Bowmeester, H. Review on health safety aspects of nanotechnologies ion food production/H. Bowmeester [et al.]//Regulatory Toxicol. And Pharmacol. - 2009. - № 53. - P. 52-62.

7. Hasselloev, M. Nanoparticle analysis and characterization methodologies in environmental risk assessment of engineered nanoparticles/M. Hasselloev, J.W. Readmen, J.F. Ranville, K. Tiede// Ecotoxicology. - 2008. - № 17. - P. 344-361.

8. Hansen, S.F. Categorisation framework to aid exposure assessment

of nanomaterials in consumer products/S.F. Hansen [et a l. ]// Ecotoxicology. - 2008. - № 17. - P. 438-447.

9. Tervonen, T. Risk-based classification system of nanomaterials/T. Tervonen [et al.]//J. Nanoparticle Res. - 2009. - № 11. - P. 757-766.

10. Лысцов, В.Н. Проблемы безопасности нанотехнологий/В.Н. Лысцов, Н.В. Мурзин. - М.: МИФИ,

2007. - 70 с.

11. Crane, M. Ecotoxicity test methods and environmental hazard assessment for engineered nanoparticles/M. Crane, R.D. Handy, J. Garrod, R. Owen//Ecotoxicology. -

2008. - №17. - P. 421-437.

12. Franco, A. Limits and prospects of the «increment approach» and the European legislation on the management of risks related to nanomaterials/A. Franco, S.F. Hansen, S.I. Olsen, L. Butti L//Regulatory Toxicology and Pharmacology. -2007. - № 28. - P. 171-183.

13. Sozer, N. Nanotechnology and its applications in the food sector/N. Sozer, J.L. Kokini//Trends in Biotechnology. - 2009. - № 27 (2). -P. 82-89.

14. Acosta, E. Bioavailability of nanopaticles in nutrient and nutraceutical delivery/E. Acosta// Current Opinion in Coll. Interface Sci. -

2009. - № 14. - P. 3-15.

15. Simonet, B.M. Monitoring nanopartickles in the environment/ B.M. Simonet, M. Valcarcel//Anal. Bioanal. Chem. - 2009. - № 393. - P. 17-21.

16. O'Brien, N. Recent Developments in Nanotechnology and Risk Assessment Strategies for addressing Public and Environmental Health Concerns/N. O'Brien, E.Cummins// Human and Ecological Risk Assessment. - 2008. - № 14. - P. 568-592.

17. Wijnhoven, S.W.P. Nanosilver - a review of available data and knowledge gaps in human and environmental risk assessment/S.W.P. Wijnhoven [et al.] //Nanotoxicology. -2009. - № 3 (2). - P. 109-138.

18. Dingman, J. Nanotechnology: Its Impact on Food Safety/J. Dingman// J.Environ. Health. - 2008. - № 70 (6). - P. 47-50.

19. Drobne, D. In vivo screening to determine hazards of nanoparticles: Nanosized TiO2/D. Drobne, A. Jemec, Z.P. Tkalec//Environ. Pollution. -2009. - №157. - P. 1157-1164.

20. Blaser, S.A. Estimation of cumulative aquatic exposure and risk due to silver: Contribution of nano-funtionalized plastics and textiles/

S.A. Blaser, M. Scheringer, M. MacLeod, K. Hungerbuehler//Sci. Total Environ. - 2008. - № 290. -P. 396-409.

21. Brody, A.L. Innovative food packaging Solutions/A.L. Brody [et al.]//J.Food Sci. - 2008. - № 73. - P. 107-115.

22. Simon, P. Migration of engineered nanoparticles from polymer packaging to food - a physicochemical view/P. Simon, G. Chaudhry, D. Bakos//J. Food and Nutrition Res. - 2008. - № 47 (3). -P. 105-113.

23. Satkin, J.A. Nanotechnology. Health and Environmental Risks. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2008. - 194 p.

24. Luykx, D. A review of analytical methods for the identification and characterization of nano delivery systems in food/D. Luykx [et al.] // J. Agricult. Food Chem. - 2008. -№ 56. - P. 8231-8247.

25. Tiede, K. Considerations for environmental fate and ecotoxicity testing to support environmental risk assessments for engineered nanoparticles/K. Tiede [et al.]// J. Chromatogr. - 2009. - № 1216. - P. 503-509.

26. Mueller, N.C. Exposure modeling of engineered nanoparticles in the environment/N.C. Mueller, D. No-wack//Environ. Sci. Technol. -

2008. - № 42. - P. 4447-4453.

27. Nowack, B. Occurrence, behavior and effects of nanoparticles in the environment/B. Nowack, T.D. Bucheli //Environ. Pollut. - 2007. - №150. -P. 5-22.

28. Lanone, S. Comparative toxicity of 24 manufactured nanoparticles in human alveolar epithelial and macrophage cell lines/S. Lanone [et al.]//Particle and Fiber Toxicology. -

2009. - № 6. - P. 14.

29. Zhu, X. Acute toxicities of six manufactured nanoimaterial suspensions to Daphnia magna / X. Zhu, L. Zhu, Y. Chen, S. Tian // J. Nanopart. Res. - 2009. - № 11. - P. 67-75.

30. EFSA (European Food Safety Authority). Scientific Opinion of the Scientific Committee on a request from the European Commission on the Potential Risk Arising from Nanoscience and Nanotechnologies on Food and Feed Safety. The EFSA Journal (2009) 958, 1-39.

31. Linkov, I. Emerging methods and tools for environmental risk assessment, decidion-making, and policy for nanomaterials: summary of NATO Advanced Research Workshop/ I. Linkov [et al.]//J. Nanopart. Res. -2009. - №11. - P. 513-527.