Nanotechnologie im Bereich der Lebensmittel

• Forschungsstelle: BLW
• Projektnummer: 07.06
• Projekttitel Englisch: Nanotechnology in the food sector

Schlüsselwörter (Deutsch)

Nanotechnologie, Lebensmittel, Ernährung, Sicherheit, Risiken, Konsument, Industrie, Verpackungs­materialien, Werkstoffe, Technikfolgenabschätzung, Forschung, Recht, Schweiz, Handel

Schlüsselwörter (Englisch)

Nanotechnology, food, nutrition, safety, risks, consumer, industry, packaging materials, materials, technology assessment, research, legislation, Switzerland, trade

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Populäre Medien berichten bereits über «Nanofood», wobei einerseits Produktbeispiele und futuristische Szenarien für die Ernährung präsentiert werden, andererseits von unabsehbaren Risiken die Rede ist. Als Nutzen werden etwa gesundheitsfördernde Zusatzstoffe genannt, auch von längerer Haltbarkeit oder neuen Geschmacksvarianten ist die Rede. Bei den Risiken wird auf die noch zu wenig abgeklärten Auswirkungen der neuartigen Substanzen auf die Gesundheit hingewiesen. Fachpersonen aus dem Bereich der Lebensmittelwissenschaften finden, dass die Nanotechnologie bei Lebensmitteln in der Praxis derzeit noch kaum zum Einsatz komme, in der Grundlagenforschung jedoch von Bedeutung sei. Die Industrie erforscht entsprechende Möglichkeiten bereits mit grossem Aufwand. Eine Abklärung des Themas drängt sich deshalb auf, bevor allfällige Produkte breit vermarktet werden. Denn die Bevölkerung reagiert sehr sensibel auf die Art und Weise, wie Lebensmittel hergestellt werden. Eine frühezeitige, fundierte Auseinandersetzung mit der Nanotechnologie im Bereich der Ernährung soll einer sachlichen Diskussion dienen. Die Studie besteht im Wesentlichen aus drei Modulen: Interdisziplinäre Analyse, Stakeholderbefragung und Gesamtbewertung. Beruhend auf dieser Bewertung werden Empfehlungen formuliert.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The popular media are already carrying reports about “nanofood”, presenting on the one hand examples of products and futuristic scena­rios for nutrition, and on the other talking about the unforeseeable risks. The benefits, for instance, include health-promoting additives, and there is also talk of longer shelf-lives or new flavour varieties. Among the risks, the reports point to the still inadequately clarified effects these new types of substances might have on our health. Experts in the field of food science are fin­ding that at present very little practical use is made of nanotechnology in food, although it is important in basic research. Industry is already spending huge sums on researching the relative potential. That is why there is an urgent need for some clarification of the issue, before any such products are marketed on a wide scale. The public reacts very sensitively to the way food is produced. An early, well-grounded investiga­tion of nanotechnology in the field of nutrition should therefore help to generate an objective discussion. The study essentially comprises three modules: Interdisciplinary analysis, stakeholder survey, and overall evaluation. Recommendations will be formulated, based on this evaluation.

Projektziele (Deutsch)

· Erörtern der Zukunftsperspektiven der Nanotechnologie im Bereich der Lebensmittel (inklusive Verpackungsmaterialien). Welche Visionen und Interessen sind damit verbunden, welche Akteure stehen dahinter?
· Unterscheiden zwischen «Nano-Fictions», wie sie in den Medien immer wieder präsentiert wer­den und den wissenschaftlichen Grundlagen sowie den darauf basierenden absehbaren Anwen­dungen.
· Untersuchen der Thematik im Kontext der sich ändernden Ernäh­rungsgewohnhei­ten (Trends wie convenience food oder functional food). Welche Bedürfnisse bestehen auf Seiten der Konsumentin­nen und Konsumenten?
· Diskussion von Argumenten rund um die Naturbelassenheit bzw. «Manipulation» von Lebensmitteln im Vergleich mit der langjährigen Debatte zur Gentechnik in der Ernährung.
· Bewerten der Situation in einer Gesamtbeurteilung durch einen Vergleich unterschiedlicher Strategien für die «Verbesserung» von Lebensmitteln.
. Formulieren von Empfehlungen für Entscheidungstragende, insbesondere Politiker/innen

Projektziele (Englisch)

· To discuss the future prospects for nanotechnology in the food sector (including packaging materials). What visions and interests are linked to these, and who are the actors behind them?
· To distinguish between “nano-fictions”, as they are constantly being presented in the media, and the scientific principles and foreseeable applications based on them.
· To investigate the subject in the context of changing nutritional habits (trends like convenience food or functional food). What requirements are there on the consumer side?
· To discuss arguments about the natural state and the “manipulation” of food in comparison with the long-standing debate on genetic engineering in food.
· To evaluate the situation in an overall assessment by comparing different strategies for “improving” foods.
. To formulate recommendations for decision makers, especially politicians

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

· Die Herausforderung für die Zukunft besteht darin, dass der erzielbare Nutzen nicht durch ggf. vorhandene human- wie ökotoxikologische Risiken der verwendeten Nano­materialien konterkariert wird. Hier ist z.B. die Migration von toxikologisch bedenklichen Nanomaterialien von Verpackungsmaterialien ins Lebensmittel zu nennen.

· Daher sollte im Lebensmittelsektor die Entwicklung von Nanomaterialien und die Ausgestaltung des Regelungsrahmens durch das Vorsorgeprinzip geleitet werden. Es wird deshalb empfohlen, das Vorsorgeprinzip im Schweizer Lebensmittelrecht ausdrücklich aufzu­nehmen.

· In der Umsetzung des Prinzips sollten dann die bisherigen Schweizer Vorschriften zum Lebensmittelrecht, die grundsätzlich auch Nanomaterialien umfassen, auf die nanospezifischen Erfordernisse angepasst werden. Konkret empfohlen werden staatliche Vorgaben für das Risiko­management bei den Herstellern und Importeuren. Dazu gehört u.a. für Hersteller und Importeure eine Pflicht zur Meldung (Notifikation) von Lebensmitteln und Lebensmittelverpackungen, die Nanomaterialien mit Besorgnis­potenzial enthalten. Ein Besorgnispotenzial ist dann anzunehmen, wenn wissenschaft­liche Hinweise auf ernste oder irreversible Schäden bzw. eine wissenschaftlich plausible Risikohypothese für ein Nanomaterial vorliegen.

· Ferner wird eine spezi­fische Kennzeichnung von Nanomaterialien in Zutaten bzw. in Verpackungs­materialien empfohlen. Die Kennzeichnung soll in der Herstellungskette die Rückverfolgbarkeit von entsprechenden Lebensmitteln und die staatliche Lebensmittelüberwachung erleichtern sowie den Konsument/innen die Ausübung der Wahlfreiheit ermöglichen.

· Schliesslich sollte überprüft werden, ob und inwieweit die bereits von den Herstellern zu beachtenden Regelungen zur Rückverfolgbarkeit entlang der Herstellungskette für synthe­tische Nanomaterialien anzupassen sind und wie sie in der Praxis angewandt werden. Geeignete allgemein anerkannte Definitionen von Nanomaterialien sind hierbei zu berücksichtigen. Nicht empfohlen wird hingegen der Erlass eines speziellen «Nano-Lebensmittelgesetzes».

· Die regulatorischen Massnahmen müssen flankiert werden durch eine Intensivierung der Risikoforschung sowie durch eine konsequente Wahrnehmung der Produktverant­wortung seitens der Hersteller. Dies umfasst insbesondere auch eine verstärkte Information, Transparenz und Dialogbereitschaft gegenüber Stakeholdern und der Öffentlichkeit. Andernfalls besteht die Gefahr, dass sich die Debatte um Gentechnik bei Lebensmitteln wiederholt.

· Wie auch im Aktionsplan «Synthetische Nanomaterialien» des Bundesrates empfohlen, sollten daher Dialogplattformen zu den Chancen und Risiken sowie ein gesellschaft­licher Verständigungsprozess zum Umgang mit Nanomaterialien im Lebensmittelsektor einen integralen Bestandteil des weiteren Entwicklungsprozesses bilden.

Umsetzung und Anwendungen (Englisch)

· The challenge for the future consists in not foiling the achievable benefit with possible existing human and eco-toxicological risks of the applied nano-materials. At this level, for instance, the migration of toxicologically critical nano-materials of food packaging into food has to be mentioned.

· Therefore, the development of nano-materials in the food sector and the design of the scope of regulation should be conducted by the precautionary principle. It is recommended to accommodate explicitly the precautionary principle into Swiss food law.

· Within the implementation of the principle the current regulations to food law, which generally also include nano-materials, should be adjusted to nano-specific demands. In concrete, public guidelines for risk management for producers and importers are recommended. This includes among other things an obligation to notify on food and food packaging which contain nano-materials with risk potential for producers and importers. A risk potential has to be assumed when scientific details to serious and irreversible disadvantages and a scientific plausible risk hypothesis for a nano-material respectively are on hand.

· Furthermore, specific labelling of nano-materials in ingredients and in packaging materials is recommended. The labelling shall facilitate the traceability in the production chain of specific food and the governmental food monitoring, as well as offering the freedom of choice to consumers.

· Finally it should be surveyed if and to what extend the regulations for the traceability along the production chain for synthetic nano-materials already followed by producers, have to be adapted and how they are applied in practice. Appropriate, generally accepted definitions of nano-materials have to be considered for this. In contrary the enaction of a specific «nano food law» is not recommended.

· Regulatory measures have to be flanked by an intensification of risk research as well as a consequent perception of the product stewardship on the part of the producers. This especially incorporates increased information, transparency and willingness to communicate with stakeholders and publicity. Otherwise the danger exists that the debate on genetic engineering in food will be repeated.

· As also recommended within the action plan «Synthetic nano-materials» by the Federal Council, dialogue platforms about chances and risks as well as a corporative agreement process for the handling of nano-materials in the food sector should form an integral element of the further development process.

Neue Kenntnisse/Literatur (Deutsch)

· Die Analyse des Schweizer Markts zeigte, dass bislang nur wenige nanoskalige Lebensmittelzusatzstoffe bzw. mit solchen Komponenten versehene Lebensmittel verfügbar sind. Entsprechend des gewählten erweiterten Definitionsbegriffes für syn­thetischen Nano­materialien sind dies Zusatzstoffe wie Siliziumdioxid, Carotinoide und Micellen, die schon seit vielen Jahren verwendet werden und toxikologisch überprüft sind. Sie ermöglichen ein verbessertes Handling, eine verbesserte Optik oder eine Steigerung der Bioverfügbarkeit von Nährstoffen.

· Auf aussereuropäischen Märkten werden hingegen auch Nahrungsergänzungsmittel mit nanoskaligen Edelmetallen mit fragwürdigem Nutzen und z.T. toxikologisch bedenklichen Eigenschaften angeboten.

· Bei Lebensmittelverpackungen befinden sich auf dem Schweizer Markt Verbundfolien und PET-Flaschen mit nanotechnologisch opti­mierten Barriereeigenschaften gegen­über Gasen und Aroma­stoffen, die eine verbesserte Haltbarkeit des Inhalts bewirken. Ausserhalb der Schweiz existieren darüber hinaus Verpackungen mit biozid wirkenden Substanzen (v.a. Nanosilber), um einen Schutz vor Bakterien und Pilzen zu erzielen.

· Angesichts der aktuellen Marktsituation wird der Beitrag der Nanotechnologie zu einer umweltverträglichen, gesundheitsfördernden und ethisch verantwortlichen Ernährung für die Schweiz derzeit als sehr gering eingeschätzt.

· In Zukunft könnte allerdings eine Anreicherung von Lebensmitteln mit nanoskaligen Supplementen (z.B. Eisen) in Entwicklungs- und Schwellenländern mit entsprechender Mangelversorgung einen gesundheitlichen Nutzen generieren, der mit wirtschaftlichen Potenzialen in grösserem Umfang verbunden ist.

· Voraussetzung hierfür ist die öko- und humantoxikologische Unbedenklichkeit der ver­wendeten Nanomaterialien. Lebensmittelverpackungen mit Nanokomponenten bieten hingegen bereits jetzt Vorteile für die Konsument/innen und bergen somit grössere Zukunftspotenziale, zumal hier auch Umweltentlastungseffekte bestehen.

Publikationen:

· Nanotechnologie im Bereich der Lebensmittel. Martin Möller, Ulrike Eberle, Andreas Hermann, Katja Moch, Britta Stratmann; (Hrsg. TA-SWISS); vdf Hochschulverlag, Zürich, 2009

· Es ist angereichtet! Nanotechnologie in der Küche und im Einkaufskorb. Kurzfassung der Studie von TA-SWISS «Nanotechnologie im Bereich der Lebensmittel». Lucienne Rey, TA-SWISS, Bern, 2009

Neue Kenntnisse/Literatur (Englisch)

· The analysis of the Swiss market showed that so far only few nanoscale food additives as well as food supplied with such components are available. According to the chosen large definition of synthetic nano-materials these are additives like silicon dioxide, carotenoids and micelles which are already in use and have been toxicologically reviewed for many years. They allow an improved handling, an improved optic and an increase of the bioavailability of nutrients.

· However, on non-European markets food additives with nanoscale heavy metals with dubious benefits and partly toxicologically risky characteristics are available.

· In food packaging composite films and PET-bottles with nano-technologically improved barrier features against gases and flavours improving durability of the content can be found on the Swiss market. Furthermore, outside Switzerland packaging with biocidal working substances (mainly nano-silver) exist with a view to achieve a protection against bacteria and fungi.

· At present, given the current market situation, the contribution of nanotechnology to an environmentally friendly, constitutional and ethically responsible alimentation is estimated as marginal in Switzerland.

· In perspective the enrichment of food with nanoscale supplements (e.g. iron) could indeed generate a constitutional advantage in developing countries, which is connected to an economic potential to a considerable extent.

· A requirement for this is the eco- and human-toxicological harmlessness of the applied nano-materials. Food packaging with nano components, however, already offer advantages for consumers at present and therefore hold a bigger potential for the future, especially because it also includes environmental impact reduction potential.

Publications:

· Nanotechnologie im Bereich der Lebensmittel. Martin Möller, Ulrike Eberle, Andreas Hermann, Katja Moch, Britta Stratmann; (Ed. TA-SWISS); vdf Hochschulverlag, Zürich, 2009

· Dinner is served! Nanotechnology in the kitchen and in the shopping basket. Abstract of the TA-SWISS study «Nanotechnology in the food sector». Lucienne Rey, TA-SWISS, Bern, 2009

Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten (Deutsch)

Projektbeginn: Juli 2007

Projekt-Beauftragte: Dr. Ulrike Eberle und Martin Möller, Öko-Institut e.V. – Institut für Angewandte Ökologie, Freiburg i.Br., Deutschland

Projektabschluss: Januar 2009

Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten (Englisch)

Project start: July 2007

Project mandataries: Dr. Ulrike Eberle and Martin Möller, Öko-Institut e.V. – Institute for Applied Ecology, Freiburg i.Br., Germany

Finish: January, 2009