In Zukunft nur mit exakt definiertem Nano – Im Nano-Argovia-Projekt SiNPFood wird eine zuverlässige, automatisierte Analyse von Siliziumoxid-Nanopartikeln in komplexen Mischungen entwickelt

Siliziumoxid-Nanopartikel (SiNPs) ohne Matrix (Bild: FHNW)

Reduzierte Reibung
Siliziumoxid- und Tricalciumphoshat sind zugelassene Hilfsstoffe in Nahrungsmitteln. Sie werden in niedrigen Konzentrationen für das bessere Handhaben von pulvrigen Nahrungsmittelzusätzen eingesetzt. Sie bedecken die Oberfläche von Partikeln, reduzieren damit die Reibung zwischen den Partikeln und verbessern so die Fliessbarkeit des Materials. Diese Hilfsstoffe können technologisch bedingt zu einem gewissen Anteil kleinere Partikel (<100 Nanometer Durchmesser) enthalten. Die Akzeptanz für derartige Nanopartikel ist jedoch stark gesunken und Regulierungsbehörden entwickeln zurzeit neue Richtlinien für deren Verwendung und Nachweis in Lebensmitteln.

 

Beitrag zu neuen Standards
Die Firma DSM Nutritional Products AG (Kaiseraugst), die als Industriepartner an dem Nano-Argovia-Projekt SiNPFood beteiligt ist, möchte einen Beitrag zur besseren Charakterisierung von Nanopartikeln leisten. Diese ist erforderlich, um mit effizienten und zuverlässigen Nachweismethoden Nahrungsmittelzusätze auch im Nanobereich standardisiert untersuchen zu können.

DSM möchte mit einer neuen analytischen Methode für die Bestimmung und Quantifizierung von Siliziumoxid-Nanopartikeln (SiNPs) zur Entwicklung dieser neuen Standards und Regulierungen beitragen.
Mitarbeiter von DSM Nutritional Products bündeln ihre Expertise mit der von Kolleginnen und Kollegen der Hochschule für Life Sciences der FHNW und des Departements Chemie der Universität Basel. Unter der Leitung von Dr. Sina Saxer (FHNW) werden sie in den nächsten Monaten ihre Untersuchung vor allem mit Produktformulierungen durchführen, die für die Lebensmittelindustrie typisch sind.

Genaue Analyse der Produktion
Mithilfe verschiedener Charakterisierungsmethoden wird das Team Nanopartikel in den unterschiedlichen Produktionsschritten untersuchen. Zudem überprüfen sie die Effekte auf lebende Zellen und optimieren so wieder die Charakterisierung der Partikel. Aufgrund der in der Produktion anfallenden grossen Anzahl zu untersuchender Muster und einem kurzen zur Verfügung stehenden Zeitfenster favorisieren die Wissenschaftler einen möglichst automatisierten Prozess. Im Gegensatz zur chemischen Analytik sind solche Hochdurchsatz-Methoden in der «Nanoanalytik» jedoch noch nicht etabliert.

Eine weitere Herausforderung ist die Vorbereitung der Proben zur Analyse, bei der sich die SiNPs nicht verändern dürfen. Die Wissenschaftler werden typische SiNP-Zusätze vollumfänglich mit verschiedenen physikalischen und chemischen Methoden charakterisieren – bevor und nachdem sie diese mit komplexen Mischungen vermengt werden, die als Model für verschiedene Nahrungsmittel dienen sollen. Das interdisziplinäre Team evaluiert dann, wie sich mit den unterschiedlichen Methoden Grösse, Ladung, Verklumpung und Konzentration der SiNPs bestimmen lassen.

«Das Nano-Argovia-Projekt SiNPFood unterstützt DSM in seinen Anstrengungen, eine zuverlässige Methode zur Bestimmung von Nanopartikeln in Nahrungsmitteln zu entwickeln. Dies wird uns helfen, kontrollierte (oder zertifizierte) Nanopartikel-freie Produkte anbieten zu können.»

Dr. André Düsterloh, Principal Scientist bei DSM Nutritional Products AG

 

Weitere Informationen:

DSM Nutritional Products
Hochschule für Life Sciences (FHNW)
Departement Chemie, Universität Basel