Nanotecnología. Ingredientes más pequeños, con más sabor y más seguros
En las últimas dos décadas los avances en ingeniería de los materiales han hecho posible lograr partículas muy, pero que muy pequeñas, 10.000 veces más finas que un cabello humano (entre 1 y 100 nanómetros). Esas nanopartículas tienen una composición química idéntica a la de esa misma materia a gran escala. Sin embargo, en sus nuevas dimensiones microscópicas, estas partículas no se comportan igual que sus homólogas más grandes.
La ciencia que estudia el comportamiento y las aplicaciones de la materia a esta escala es la nanotecnología. Aunque puede que sea algo poco conocido por el gran público, lleva dos décadas aplicándose en la agricultura y la industria alimentaria. El Departamento de Agricultura de EE UU abrió el camino en 2003, pero el gran despegue ha tenido lugar en los últimos cinco años. Este salto se explica por el crecimiento imparable de la población, que obliga a aplicar nuevas tecnologías a la producción de alimentos para lograr productos más frescos, que se conserven más tiempo y con mayor sabor.
Paralelamente, otros sectores han ido incorporando la nanotecnología a sus productos. Se usa en medicamentos para mejorar su asimilación, en cosméticos para que actúen allí donde se desea y hasta en la ropa deportiva para lograr calcetines con propiedades antibacterianas. En la cadena alimentaria, sus aplicaciones van desde la agricultura hasta el diseño de nuevos alimentos y el envasado.
Cosechas más seguras
Alrededor del 40% del rendimiento de la cosecha mundial es destruida por plagas antes de la recolección. Esta circunstancia agrava el dilema al que se enfrenta el sector agropecuario: dar de comer a una población creciente y afrontar las nuevas plagas derivadas del cambio climático. Los fertilizantes y plaguicidas son un arma de doble filo: necesarios para aumentar las cosechas, pero controvertidos, cuando no peligrosos para la salud si exceden de ciertos límites.
La bionanotecnología aplicada a la agricultura mejora la capacidad de las plantas para absorber los nutrientes del suelo y busca alternativas a los plaguicidas químicos en los cultivos comerciales. Por ejemplo, se usan nanopartículas de silicio para evitar la proliferación de hongos y mejorar la calidad de las bayas en los cultivos de arándanos. O se aplican después de la cosecha para garantizar la salubridad de la fruta. En el Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (CEDENNA) de la Universidad de Santiago de Chile desarrollan nanopartículas fluorescentes para detectar concentraciones de plaguicidas en frutas y hortalizas acorde a las normativas de residuos mínimos. “Nos permitirán alcanzar menores tiempos de análisis y menor coste de operación”, señala Rafael Melo, investigador de CEDENNA.
Alimentos con ingredientes mínimos
El sector alimentario no se queda al margen de estos avances. Los nanomateriales están presentes en algunos aditivos y colorantes para mejorar las propiedades nutricionales y organolépticas de los alimentos. Pueden ser de origen orgánico, mineral o sintético. Por ejemplo, en cocina, las famosas espumas, las emulsiones o la gelatinización no serían lo mismo sin la nanotecnología, que las hace más estables.
Tomando ejemplo de la naturaleza, ya es posible mejorar las propiedades de los alimentos. Puede ser añadiendo ingredientes bioactivos a escala microscópica, como los omega 3 de la leche. O modificar determinados ingredientes para retirar aquellos micronutrientes potencialmente peligrosos o menos saludables. Esta tarea se conoce como nanobioingeniería y abre un abanico de posibilidades para la industria alimentaria, deseosa de ofrecer productos mejorados con los que atraer el interés de los consumidores.
Ahora bien, antes de que los humanos lograran nanomateriales en sus laboratorios, la naturaleza ya se encargaba de crear micelas orgánicas (pequeñas partículas solubles en agua con dos polos: uno que atrae al agua y el otro a los lípidos) de tamaño nano para mejorar la asimilación de los alimentos. Las micelas de la caseína de la leche (cápsulas grasas en las que viajan las moléculas de caseína) son un buen ejemplo de ello. Más aún, durante la digestión, la bilis nanoencapsula las grasas en micelas para que podamos absorberlas.
En la actualidad, para decidir si un producto puede o no consumirse, solo hay dos herramientas: la fecha de caducidad impresa en el envase y el control en el supermercado para localizar un deterioro evidente producido, entre otras, por una excesiva temperatura o humedad durante el transporte o almacenamiento. Incluso si el producto está envasado en atmósfera modificada, la fiabilidad no es del 100%. Los controles de calidad en la fábrica para detectar fugas en los envases son invasivos, es decir, destruyen el producto. Esto hace que los chequeos de calidad sean por muestreo y aleatorios, de forma que no se puede garantizar la seguridad en el 100% de los envases.
Aplicar un packaging activo con indicadores de colores ayudaría a saber cómo está realmente un alimento fresco sin tener que romper el envase. De esta forma se contribuiría a reducir el despilfarro alimentario.
¿Cómo encajaría el consumidor comprar un producto cuyo envase lleve una imprimación de nanometales? Algunos estudios revelan que los beneficios del envase activo chocan con la mentalidad del consumidor. Alargar la vida útil de un producto en el supermercado parece una contradicción con el concepto de frescura, interpretado normalmente como de “envasado reciente” y no como “en buen estado”.
Hará falta, pues, mucha pedagogía para vencer esas reticencias, aunque según la tecnóloga de los alimentos Beatriz Robles, acabarán implementándose a medio plazo. “Este tipo de tecnología aporta un mayor control del alimento, que, a su vez redunda en mayor seguridad alimentaria y menor desperdicio. Si lo enmarcamos, además, en un contexto en el que el comercio online de alimentos frescos también está creciendo, es lógico pensar que pronto vendrán con su etiqueta indicándonos cómo han sido transportados y si están en buenas condiciones para ser consumidos”, explica la tecnóloga y nutricionista.
Si las etiquetas con la fecha de caducidad nos enseñaron a mirar el papel y no el alimento para saber si un filete estaba en buen estado, tal vez en un futuro no tan lejano tengamos que aprender a mirar el envase.
¿Ultraprocesados más saludables?
Comer mejor sin cambiar demasiado la dieta es el sueño del consumidor. El nanoencapsulado se lo pone más fácil. Basta con quitar, poner o proteger ciertos micronutrientes –vitaminas, proteínas, carbohidratos, ácidos grasos…– envolviéndolos en nanomoléculas para que los absorbamos mejor o hacerlos más digeribles. O para inhibir un posible sabor desagradable. La nanotecnología aplicada a los alimentos busca mejorar las características nutricionales de estos, sin que dejen de ser lo que son. Es decir, no van a cambiar los hábitos de consumo, sino los nutrientes o los efectos metabólicos de los productos.
María Romero-Peña, científica del laboratorio Active AgriScience en Canadá, lograba recientemente una margarina de canola (una variedad de la colza) únicamente a base de agua, aceite de canola y una pequeña cantidad de carbohidrato nanoencapsulado usado como emulsionante. “Con esta tecnología podemos sustituir los aceites vegetales altos en grasas saturadas por aceite de canola, más saludable y con muchas menos grasas saturadas. Es justo lo que buscan muchas personas que quieren llevar una alimentación más saludable”, explica esta investigadora.
Una de las dianas de la nanotecnología aplicada a la industria alimentaria son los ácidos grasos omega 3. Su valor cardioprotector es incuestionable, pero su disponibilidad se concentra fundamentalmente en los pescados azules, como el atún o las sardinas. La evidencia demuestra que muchos ciudadanos consumen poco pescado y mucho menos el azul por su intenso sabor. En cambio, se consume mucha carne. La nanotecnología hace posible crear productos cárnicos con las propiedades del pescado.
El Instituto de Investigación de Carne y Productos Cárnicos (IProCar) y la Universidad de Extremadura han estudiado la viabilidad de nanoencapsular los omega 3 para enriquecer nuggets de pollo sin que se note el sabor a pescado. “Los consumidores no son capaces de detectar el sabor en los nuggets cuando esos ácidos grasos van encapsulados, mientras que sí los notan en los que llevan el aceite sin encapsular. Esto se debe a la oxidación de los lípidos y proteínas”, explican los investigadores. En los productos con los omega 3 nanoencapsulados, los ácidos grasos no llegan a oxidarse porque se liberan en el estómago y eso mejora notablemente el sabor del producto. En especial, para aquellas personas a las que no les agrada el sabor a pescado.
Es importante no perder de vista que, por muchas vitaminas, omega 3 o nutrientes de alto valor biológico que se añadan a un ultraprocesado frito, va a seguir siendo poco saludable y de consumo ocasional. Así lo recalca la tecnóloga de los alimentos, Beatriz Robles. “Las nanotecnologías son la punta de lanza para mejorar la composición de alimentos. Pero modificar ligeramente o reformular un producto insano no lo va a hacer saludable. Teniendo en mente al consumidor, es una tecnología más beneficiosa en términos de seguridad alimentaria que nutricional”, explica.
Sal con menos sodio
Otro caballo de batalla es la sal. En la Universidad de Nottingham (Reino Unido) su objetivo fue este condimento. Lograron modificar los cristales a escala nanométrica para intensificar el sabor, pero con hasta un 50% menos de sodio. De esta forma, para obtener el mismo sabor, se podría usar hasta un 90% menos de sal en los alimentos, uno de los ingredientes críticos cuyo consumo se recomienda reducir para evitar problemas de salud.
Las investigaciones en nanoingredientes también se emplean a fondo para lograr aditivos que mejoren el sabor de los alimentos y conservantes que alarguen su vida útil. En esta dirección, se busca minimizar el tamaño de algunos antioxidantes, como el zinc, el selenio, la coenzima Q10, los carotenoides o los licopenos. Así, se mejora la absorción y la estabilidad de estos compuestos.
La posible acumulación de las nanopartículas y la falta de estudios concluyentes acerca de sus posibles efectos es uno de los grandes escollos para su aplicación masiva. “Cada vez son más las aplicaciones de la nanotecnología descritas para la industria alimentaria y la previsión es que sus usos vayan en aumento debido a las ventajas que ofrecen las propiedades de estos materiales. Debido precisamente a estas propiedades especiales de los nanomateriales, existe preocupación acerca de su seguridad, sobre todo por el limitado conocimiento sobre los efectos de estos materiales en la salud humana y porque la exposición vaya en aumento”, explica Amaia de Ariño Otxoa, responsable de riesgos alimentarios de la Fundación Vasca para la Seguridad Agroalimentaria (Elika). Es decir, todavía son necesarios más estudios para valorar la seguridad de estos productos y que se apruebe su comercialización. No llegarán al mercado europeo alimentos que no sean completamente seguros.
Si tomamos como ejemplo los alimentos transgénicos y la desconfianza que suscitan en parte de la población, los responsables de consumo, fabricantes y autoridades de seguridad alimentaria deberían aprovechar esta lenta implementación para preparar las estrategias informativas frente a los probables recelos de parte de los consumidores.
Atención al envase
Cuando el estado de conservación de un alimento no es el adecuado, los microorganismos patógenos pueden proliferar y producir toxinas que estropeen el alimento, alteren su sabor y ocasionen infecciones digestivas potencialmente graves. Son peligrosas y sus efectos no siempre son detectables con la vista o el olfato. Los envases activos incorporan nanopartículas que reaccionan con esas toxinas alertando de que ese alimento no está en buen estado. Un ejemplo son las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro, que detectan si hay listeria en la leche, o las de oro para revelar las aflatoxinas de los frutos secos.
Estos nanosensores, conocidos entre los expertos en calidad como “nanocódigos de barras biológicos” funcionan como indicadores de colores y están llamados a convertirse en una excelente herramienta en el ámbito de la seguridad alimentaria. Son envases que incorporan una especie de sello o un film al que se le añaden partículas de óxido de metal y cambia de color si el producto que se almacena en ellos no reúne las cualidades que el consumidor espera.
Las aplicaciones son innumerables. Pueden detectar niveles elevados de histamina en el pescado, sulfitos en mariscos o nitritos en la carne y así evitar que aquellos con cantidades más altas de las permitidas puedan llegar a los consumidores. También ayudan a conocer el estado del alimento durante su trasporte por toda la cadena de suministro. Incluso cuando el alimento a simple vista parece apto para el consumo y la etiqueta dice que aún no ha caducado, estos envases avisarían si se ha producido algún contratiempo durante el proceso logístico y el alimento ha sufrido una degradación de las proteínas o el enranciamiento de los ácidos grasos, por ejemplo. En estos productos la etiqueta con la fecha de consumo preferente señalará que es apto para el consumo, pero el indicador colorimétrico alertará de que no.
Una tercera función es la de detectar el fraude puro y duro. Si una empresa pretende vender como bio un producto que lleve fertilizantes, pesticidas no autorizados, el envase cambiará de color.
En España ya existen proyectos en marcha trabajando sobre estos envases activos. La asociación de empresas de alimentación y centros de investigación gallegos, Clusaga, lidera el proyecto FoodTechINK, un programa de investigación sobre cómo aplicar los nuevos indicadores colorimétricos en la industria alimentaria con el objetivo de monitorizar la calidad y la cadena de frío en alimentos frescos envasados. Cuenta con financiación del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo y en él participan el Centro Tecnológico de la Carne (CTC) y las empresas ColorSensing, Cofrico y el grupo Eroski.
Conservar los alimentos más tiempo
Con la vista puesta en reducir el desperdicio alimentario, entre 2016 y 2019, la Unión Europea financió el proyecto Nanopack, una investigación sobre embalajes antimicrobianos con nanopolímeros que soltaban paulatinamente aceites esenciales. Se logró inhibir el moho del pan tres semanas, alargar la vida de las cerezas un 40% y la del queso amarillo un 50%. “Trabajamos con muchos tipos de alimentos frescos, pan, repostería, lácteos y proteínas cárnicas. El objetivo es encontrar la mejor combinación y concentración de aceites esenciales y el mejor formato de embalaje para cada uno”, explicaba Elisa Valderrama, participante en el proyecto e investigadora en el Centro Tecnológico Alimentario (CTIC-CITA) de La Rioja.
Ester Segal, coordinadora del proyecto, reconocía que la tecnología existe, “pero hay que lograr la aceptación de los consumidores”. Los que trabajan en estos proyectos ya tienen el ejemplo de las reticencias que causan los transgénicos. El dilema con el que se encuentran es cómo comunicar estos avances para que no haya una parte de la sociedad que se cierre en banda por miedos infundados.
También necesitan el visto bueno de las autoridades sanitarias, un trámite que la urgencia de la pandemia ha retrasado sobremanera. Sin olvidar que el alza de los precios de los alimentos y las materias primas dificultan a corto plazo la introducción de tecnologías que, si bien podrían mejorar la seguridad alimentaria, encarecerán seguro el envasado. Y hay que ser realistas: cualquier nueva incorporación que encarezca la cesta de la compra en un momento tan inflacionista como el actual tiene difícil prosperar.
Pero ¿estos productos serían más caros? Evidentemente, todos los avances que se añadan encarecerán la producción. Ese sobrecoste se puede compensar con la posibilidad de alargar la vida útil del producto varios días más allá de la fecha de consumo preferente. Pero, ese sobrecoste también puede repercutir en el producto final, como un plus que el consumidor paga para tener más información acerca de lo que compra. Por ejemplo, este tipo de tecnología se puede emplear solo para frutas ecológicas seleccionadas, ya más caras de salida.
En definitiva: la ciencia avanza a pasos vertiginosos, incluso en el ámbito más minúsculo. Sin duda, mucho más rápido de lo que las autoridades de seguridad alimentaria alcanzan a aprobar. Ambas velocidades son comprensibles y necesarias para que lo que comamos mañana sea mejor, pero también, más seguro.
Los nanomateriales artificiales se incluyen legalmente en la categoría de nuevos alimentos, regulada por el Reglamento 2015/2283. Se definen como “cualquier material producido intencionadamente que tenga una o más dimensiones del orden de los 100 nanómetros (nm) o menos, o que esté compuesto de partes funcionales diferenciadas, internamente o en superficie, muchas de las cuales tengan una o más dimensiones del orden de 100 nm o menos”. La tecnóloga de los alimentos, Beatriz Robles, explica que “para ser comercializados deben pasar por un proceso previo de autorización, que la Comisión Europea solo otorga si el alimento no plantea riesgo para la salud y no induce a error”. De evaluar estos alimentos se encarga la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). “Los consumidores podemos saber si un alimento los lleva, ya que el Reglamento 1169/2011 obliga a que se identifiquen en la lista de ingredientes mediante la palabra “nano” entre paréntesis después del ingrediente al que se refieran”, señala Robles.
La Unión Europea ya ha autorizado para su uso en material de envasado para alimentos algunos nanomateriales, como el carbonato de calcio (E170) o la arcilla bentonita (E558). También está aprobado como aditivo el dióxido de silicio (E551), un antiapelmazante nanométrico habitual en cápsulas de café, sazonados y rebozados.