Les nanoparticules dans l`alimentation

Les nanoparticules dans l’alimentation
Introduction
La nanotechnologie constitue une innovation en rapide évolution et très prometteuse. Cette technologie consiste
à développer des particules (nanoparticules, nanotubes) d’une dimension au moins inférieure à 100 nm (Figure
1). De par leurs petites dimensions, ces particules possèdent des propriétés physicochimiques bien spécifiques
telles que résistance, réactivité chimique, conduction électrique, magnétisme et effets optiques, qui donnent lieu
à de nouvelles applications. Leur taille n’est pas la seule à jouer un rôle, comptent aussi la distribution de taille, la
forme et la réactivité de surface. De nombreuses applications de nanoparticules dans les produits de soin corporel
sont connues et déjà utilisées sur le marché. Pensons par exemple aux crèmes solaires transparentes, aux vêtements antibactériens, aux peintures pour voitures résistantes aux griffes, aux vitres autonettoyantes, etc. Mais la
nanotechnologie connaît aussi des applications dans les denrées alimentaires et les boissons. La majeure partie
des applications des nanotechnologies ciblées au secteur agricole et au secteur alimentaire se trouvent encore en
phase de recherche et ne sont pas encore prêtes à paraître sur le marché européen.
0,01 µm 10 nm 0,1 µm 100 nm 1 µm 1 000 nm nanoparticules
10 µm
10 000 nm
GR
bactérie
virus
diamètre cheveux (80 µm)
Figure 1. La comparaison de taille de nanoparticules avec des objets biologiques.
Figure 1. La comparaison de taille de nanoparticules avec des objets biologiques.
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Application des nanotechnologies dans la chaîne alimentaire
La nanotechnologie peut être appliquée à toutes les phases de la chaîne de production alimentaire (Tableau 1),
depuis le champ et la production agricole jusqu’à la transformation industrielle et le conditionnement final de
l’aliment. Les nanoparticules peuvent également être ajoutées aux denrées alimentaires afin d’en améliorer les
aspects nutritionnels au moyen de nano-compléments et de ‘nano delivery systems’ pour composés bioactifs.
Tableau 1. Relevé des applications de nanoparticules dans la chaîne de production alimentaire
auxiliaires de fabrication
- nano-tamis
destruction des agents pathogènes ou des
contaminants
détection des micro-organismes et du
pourrissement des aliments
- nano-senseurs
nanoparticules inertes
- épuration des eaux/ nettoyage des sols
- conservation des aliments
- matériaux d’emballage de denrées alimentaires
- compléments alimentaires
Al2O3, La, nano-Fe
Ag
Ag, SiO2, Mg, ZnO
métaux colloïdaux
oxydation des contaminants
antibactérien
prévention du pourrissement alimentaire
meilleure absorption
‘nano delivery systems’
- nano-capsules
pesticides
meilleure efficacité et solubilité dans l’eau, effet
local et contrôlé
- nano-capsules
substances
bioactives
effet local et contrôlé,
meilleure absorption et biodisponibilité
- nano-capsules
nutriments
effet local et contrôlé,
meilleure absorption
Grosso modo, on distingue deux groupes d’application des nanotechnologies dans l’alimentation. Dans un
premier groupe, la nanotechnologie est utilisée comme auxiliaire dans la production sans que des nanoparticules soient ajoutées dans les aliments. Citons par exemple l’utilisation de ‘nano-tamis’ pour filtrer les bactéries et
de nano-senseurs pour détecter les contaminants ou autres micro-organismes. Ces senseurs peuvent aussi être
incorporés dans les emballages des denrées alimentaires afin de détecter toute trace de pourrissement.
Dans un deuxième groupe, des nanoparticules sont ajoutées aux denrées alimentaires au cours de leur production. Toute une variété de nanoparticules sont utilisées, tant des particules inertes que des nano-capsules.
Les nanoparticules inertes sont utilisées dans la chaîne de production alimentaire pour différentes finalités. Par
exemple, de l’oxyde d’aluminium, des particules de lanthane ou de la nano-poudre de fer peuvent être utilisés
au cours du processus d’épuration des eaux et de nettoyage des sols. L’argent est souvent utilisé pour la conservation des aliments, et on retrouve également souvent de la silice, du magnésium et de l’oxyde de zinc dans les
matériaux d’emballage de denrées alimentaires. Les consommateurs peuvent être exposés à des nanoparticules
par l’utilisation directe de particules inertes dans l’alimentation, toutefois, tant que ces nanoparticules restent liées
dans les matériaux d’emballage, l’exposition du consommateur est peu élevée. Un sujet important en matière
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de sûreté est la migration des nanoparticules dans les denrées alimentaires. Outre les nanoparticules inertes, on
utilise également des ‘nano delivery systems’. Les nano-capsules se composent d’une enveloppe et d’un espace
interne renfermant les matières actives souhaitées. L’enveloppe est généralement constituée de polymères ou
de lipides. L’avantage des nano-capsules est qu’elles peuvent libérer les matières actives souhaitées de manière
ciblée, ce qui nécessite dès lors une moindre quantité de matière active en vue du résultat voulu. Ces matières
actives peuvent par exemple être des pesticides ou des médicaments. L’utilisation de nano-capsules permet une
meilleure absorption et une meilleure biodisponibilité.
Il est difficile de prévoir quelles seront les applications à long terme des nanotechnologies. Au sein de l’agriculture,
l’agriculture de précision est un but très prometteur. Les senseurs intelligents qui peuvent avertir rapidement en
cas de changement de conditions, ainsi que l’utilisation de nano-capsules contenant des pesticides qui peuvent
réagir à différentes situations sont des applications auxquelles on peut s’attendre. L’utilisation de nanoparticules
comme senseurs dans les matériaux d’emballage ne fera également qu’augmenter. Enfin, les applications potentielles des nano-capsules continueront à s’élargir. Les nano-capsules peuvent être conçues avec des récepteurs
chimiques spécifiques qui ne se lient qu’à certaines cellules ; la libération des nutriments ou des matières bioactives peut également être contrôlée. Tout ceci donne lieu à de nombreuses applications possibles.
Aspects toxicologiques des nanotechnologies dans la chaîne alimentaire
Il est important de connaître les effets néfastes potentiels des nanoparticules sur la santé. En raison de leurs petites dimensions et de leur grande surface, les nanoparticules possèdent des propriétés physicochimiques spécifiques qui diffèrent de leurs pendants conventionnels. Ceci a des conséquences sur l’évaluation des risques, qui
est actuellement basée sur la connaissance des produits chimiques conventionnels. De par les propriétés physicochimiques spécifiques des nanoparticules, les observations faites à propos des produits chimiques conventionnels
ne peuvent pas être tout simplement extrapolées. De même, l’extrapolation à un autre produit des observations
faites pour un produit donné est sujet à discussion en ce qui concerne les nanoparticules. De manière générale,
une approche au cas par cas est recommandée pour l’évaluation des risques liés aux nanoparticules. Peu de données sont pour l’instant déjà disponibles sur l’exposition et les effets nocifs des nanoparticules, ainsi que sur leur
absorption, distribution, métabolisme et excrétion suite à une exposition orale.
L’utilisation de nanoparticules dans l’alimentation devra être répertoriée ainsi que l’exposition qui en découle pour
le consommateur. Des méthodes de détection et de caractérisation des nanomatériaux dans des matrices complexes telles que les substances nutritives et les tissus/liquides biologiques sont à cet effet essentielles. Un grand
nombre de nanomatériaux sont composés d’éléments chimiques classiques, ce qui complique la distinction entre
composés chimiques et nanoparticules. De plus, il faut également faire une distinction entre les nanoparticules
fabriquées et celles présentes naturellement. Les nanoparticules peuvent également être présentes sous la forme
d’agrégats et d’agglomérats.
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Les tests existants pour l’évaluation de la toxicité des matières ne peuvent pas non plus être appliqués tout
simplement aux nanomatériaux. Ce sont principalement la forte réactivité des nanomatériaux et leur plus grande
capacité à passer les barrières qui peuvent donner lieu à des propriétés toxicocinétiques et toxicodynamiques
différentes des produits chimiques conventionnels. La caractérisation est un point essentiel dans l’évaluation
toxicologique des nanomatériaux. Comme déjà mentionné ci-avant, la composition chimique et la taille ne sont
pas les seuls facteurs déterminants pour les nanomatériaux, comptent aussi la distribution de taille, les propriétés de surface et la morphologie. Pour de nombreuses nanoparticules, nous ne savons pas encore clairement
quelles barrières biologiques elles peuvent passer dans l’organisme et à quels endroits elles seraient susceptibles
de s’accumuler. D’autres points d’attention sont la génération de stress oxydant, les réactions inflammatoires et
l’interaction avec des biomolécules telles que l’ADN et les protéines.
Conclusion
La nanotechnologie connaît de nombreuses applications intéressantes dans l’industrie alimentaire, par exemple
sur le plan de la sécurité alimentaire et du contrôle de la qualité. Cette nouvelle technologie soulève néanmoins
des questions à propos d’une évaluation correcte des risques. Il est crucial de développer des tests fiables pour le
dépistage des nanoparticules présentes dans l’alimentation, ainsi que pour une évaluation correcte de leurs effets
nocifs potentiels.
Jorina Geys (CODA-CERVA Tervuren)
[email protected]
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