Nanociencia y alimentación: Cómo los nanomateriales garantizan la seguridad de los alimentos

El auge de la nanociencia y de la nanotecnología en las últimas décadas ha permitido el desarrollo de nuevos nanomateriales con aplicaciones en un amplio rango de sectores. Aplicaciones que son el resultado de la combinación sinérgica de los métodos y recursos de diversas disciplinas científicas, desde la física y la química a las ciencias de los materiales. 

Por nanomateriales entendemos aquellos materiales cuyo tamaño se encuentra en el rango comprendido entre 1 y 100 nanómetros (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). Se caracterizan por presentar propiedades diferentes de las de los materiales de mayor tamaño; en particular el superparamagnetismo, un comportamiento magnético con características propias tanto del ferromagnetismo como del paramagnetismo (la propiedad de algunos materiales de alinearse paralelamente a un campo magnético). 

«los nanomateriales han mostrado un gran potencial sobre todo en las aplicaciones de los materiales absorbentes en procedimientos de extracción»

Son precisamente estas propiedades únicas las que están en la base de las aplicaciones de estos materiales en ámbitos tan distintos como la catálisis química, los sensores, la electrónica y en los procedimientos analíticos. En este último caso, los nanomateriales han mostrado un gran potencial sobre todo en las aplicaciones de los materiales absorbentes en procedimientos de extracción. Estos son los que se emplean en procesos de análisis de compuestos que están presentes en muestras complejas, como es el caso de los alimentos. En relación con estas aplicaciones, son tres los tipos de nanomateriales que se emplean. El primero es el de los basados en el carbono; al que pertenecen el grafeno y los nanotubos de carbono. Otro grupo es el constituido por los compuestos de sílice (nanopartículas silíceas). Y en tercer lugar están los nanomateriales metálicos, como son las partículas magnéticas. 

Los nanomateriales pueden ser diseñados para establecer interacciones específicas con determinados compuestos, los denominados “diana” de un análisis, de tal forma que su afinidad por ellos en mezclas complejas sea mucho mayor que por el resto de los componentes de la muestra que se pretende analizar. Sobre la base de esta mayor afinidad se consigue que la concentración del compuesto diana sea mayor en los extractos finales. Esto se puede conseguir dispersando los nanomateriales (que actúan como adsorbentes) en las muestras a analizar, lo que incrementa la interacción con los componentes de estas y mejora el rendimiento del procedimiento. Si, además, el adsorbente tiene propiedades magnéticas, es posible manejarlo mediante el uso de imanes, lo que facilita el procedimiento experimental, dando como resultado protocolos de análisis más rápidos, más sencillos y más fiables. Otra ventaja adicional es que la miniaturización de los procedimientos, lo que hace que se requieran menores cantidades de muestra, adsorbente, disolventes y reactivos químicos. El resultado final son procedimientos analíticos más sostenibles, respetuosos con el medio ambiente y con menores riesgos para la salud pública y para la seguridad de los trabajadores y trabajadoras.

«Son muchos los compuestos químicos indeseados que pueden aparecer en los alimentos. Entre estos están los derivados del procesado de los mismos o de otras actividades industriales relacionadas o bien los que aparecen como resultado de accidentes de contaminación medioambiental»

Estas son las razones por las que las técnicas analíticas basadas en nanomateriales están teniendo una aplicación cada vez mayor en el campo de la seguridad alimentaria. En un contexto en el que los consumidores demandan alimentos con niveles cada vez mayores de calidad nutritiva y de seguridad, la monitorización de contaminantes orgánicos en productos agroalimentarios resulta indispensable. De hecho, son muchos los compuestos químicos indeseados que pueden aparecer en los alimentos. Entre estos están los derivados del procesado de los mismos o de otras actividades industriales relacionadas o bien los que aparecen como resultado de accidentes de contaminación medioambiental. Por otra parte, el uso de plaguicidas, fármacos veterinarios o promotores del crecimiento pueden dar lugar a que estén presentes en los alimentos. Por últimoúltimo, también es posible encontrar compuestos que provienen del contacto con materiales plásticos.

En el grupo de investigación integrado por los autores, se ha desarrollado un procedimiento analítico basada en nanopartículas magnéticas que permite la extracción selectiva de contaminantes plásticos (principalmente ftalatos, agentes disruptores del sistema endocrino asociados con enfermedades reproductivas, neurológicas y cardiovasculares) en gelatinas, un alimento ampliamente consumido por la población infantil. El método desarrollado, sostenible, sensible y capaz de determinar su presencia en concentraciones muy bajas (pero suficientes para suponer un riesgo para el consumidor), permitió detectar tres contaminantes plásticos en muestras comerciales de gelatinas, aunque sus concentraciones no superaban los umbrales establecidos por la legislación vigente. 

Esto pone de manifiesto la importancia de desarrollar procedimientos analíticos que garanticen a la población la calidad y seguridad de los alimentos que consumen. A ello contribuyen el riesgo cierto de contaminación asociado a la intensificación de la agricultura y la ganadería debido al incremento de la población mundial.

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Etiquetas: Número 13, Artículo, Ciencia y Sociedad,  Universidad de La Laguna