1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción
PROFESORA: Ing. Priscila Castillo Soto
MATERIA: Ingeniería de Procesos No Convencionales
INTEGRANTES: Diana Coello Montoya
Danny Tagle Freire
TEMA: La Nanotecnología en la Industria de Alimentos
Uso de Nanotecnología en Empaques para la
Preservación de Alimentos
EXAMEN FINAL
FECHA DE ENTREGA: 30 de Agosto del 2012

2. 2
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO .................................................................................................................. 2
NANOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA ................................................................................................ 3
NANOTECNOLOGÍA EN LOS ENVASES DE ALIMENTOS .................................................................. 5
SEGURIDAD NANOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA............................................................................ 9
CONCLUSIÓN ............................................................................................................................... 10
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 11
ANEXO I ....................................................................................................................................... 14
ANEXO II ...................................................................................................................................... 15

3. 3
NANOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
La nanotecnología comprende el estudio, diseño, manipulación y aplicación de materiales y
sistemas funcionales a través del control de la materia a nano-escala, además del estudio de
los fenómenos que esta materia puede producir cuando es manipulada y empleada en varios
campos de aplicación. [1]
Uno de los campos en los que la nanotecnología va ganando terreno es la industria
alimentaria. Según un reporte de la European Nanotechnology Gateway, “Nanotechnology in
Agriculture and Food”, un nano-alimento es aquel que en su fabricación se utilizan
herramientas o procesos nanotecnológicos o bien nano-partículas en cualquiera de sus etapas
de desarrollo, ya sea el cultivo, producción o bien el empaquetado. [2]
La nanotecnología alimentaria reúne varias aplicaciones dentro de un mismo campo como se
muestra a continuación:
En materiales de envase, con el fin de potenciar algunas características.
Directamente en alimentos con diferentes fines tecnológicos.
Desarrollo de bio-sensores. [3]
Aplicación directa en alimentos
Cuando se utiliza la nanotecnología directamente en los alimentos se busca producir
“alimentos interactivos" cuyas características de sabor, color, aroma y de suplementos
alimenticios adicionados sean definidos por y cuando el consumidor lo decida con base en sus
gustos, demandas y necesidades nutricionales. El principio técnico es la incorporación de miles
de nano-estructuras como lo son las nano-emulsiones, nano-partículas biopoliméricas, nano-
laminados, nano-esferas que contengan cantidades mínimas, pero efectivas, de suplementos
alimenticios, preservativos o mejoradores de color, sabor o aroma de gran funcionalidad. [4]
Debido a las numerosas ventajas anteriormente mencionadas se trabaja en diferentes líneas
de investigación como:
Mejoramiento del manejo de líquidos volátiles, como los saborizantes, al convertirlos en
polvos estables.

4. 4
El uso de nano-estructuras para aislar ingredientes activos y sabores hasta su consumo, los
cuales poseen una alta probabilidad de interactuar con otros ingredientes.
El desarrollo de micro-esferas nano-estructuradas para la protección de alimentos de la
oxidación.
El bloqueo de sabores indeseados por medio de nano-estructuras que no permitan la
interacción entre el activo encapsulado y la mucosa oral donde están los receptores de
sabor. [4]
En el Anexo I se puede observar una lista de compañías de alimentos y agricultura del mundo,
que tienen activos programas de investigación y desarrollo de nanotecnología.
Bio-sensores
Se utilizan para trazabilidad alimentaria, estimación de vida útil y grado de frescura, detección
de fraudes alimentarios y detección y cuantificación de compuestos xenobióticos como
aditivos, plaguicidas, dioxinas, metales pesados, etc. Además sirven para el análisis de la
composición de los alimentos y agentes no deseados como anti-nutrientes, alérgenos, toxinas
bacterianas y fúngicas, microorganismos alterantes y patógenos; actualmente se dispone de
dispositivos específicos (basados en interacciones antígeno-anticuerpo) para la detección
de Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Clostridium botulinum y otros microorganismos cuya presencia en los alimentos puede
suponer un peligro para la salud de los consumidores. Por otra parte, las narices y lenguas
electrónicas tienen numerosas aplicaciones para el control de calidad de los alimentos durante
el proceso de producción como en el producto final. [5]

5. 5
NANOTECNOLOGÍA EN LOS ENVASES DE ALIMENTOS
El empaque es un factor clave para mantener la calidad y principalmente la inocuidad de los
productos, el objetivo de enfocar la nanotecnología en los envases es para mejorar el material
con el cual se fabrica el empaque de manera que éste pueda llegar a ser más funcional y, en
consecuencia, mantener la seguridad del alimento y la protección al consumidor. [6]
Un nano-compuesto polimérico es un material bifásico formado por un nano-material disperso
en una matriz polimérica, en la figura I se puede observar su formación por (a) fases
separadas, en la cual el polímero es incapaz de insertarse entre las láminas de la nano-arcilla;
(b) intercaladas, se produce cuando una o más cadenas poliméricas se insertan regularmente
en el espacio entre las láminas de la nano-arcilla; o (c) exfoliada, en la cual toda la superficie de
la nano-arcilla está disponible para interactuar con el polímero, esta estructura es la que
presenta las mejores propiedades. [7]
Figura I. Formación de nano-compuestos
Fuente: T.V. Duncan, J. Colloid Interface Sci., 2011
Las interacciones interfaciales entre la matriz y las nano-partículas son las principales
responsables del grado de mejora en las propiedades del material, estas mejoras están
relacionadas con los siguientes factores: dispersión, interacción con la matriz, agregaciones
que puedan tener lugar entre las partículas, cantidad de arcilla utilizada y método de
procesamiento.
En la mayoría de los casos, la superficie de la nano-partícula se modifica por un proceso
químico bajo condiciones y procedimientos especiales, con el propósito de optimizar las

6. 6
interacciones entre el polímero y la arcilla, mejorar la dispersión y la reducción de
aglomerados y facilitar la obtención de los nano-compuestos deseados. [8]
Se pueden añadir otro tipo de nano-materiales, además de nano-arcillas, para proporcionar
una barrera adicional o propiedades funcionales, éstos incluyen nano-partículas de metales y
óxidos metálicos, nano-fibras y nanotubos. Nano-partículas de sílice pueden ser insertados en
determinadas matrices poliméricas para mejorar las propiedades mecánicas o de barrera de
los materiales compuestos y películas biodegradables.
Otros rellenos de nano-partículas se han explorado también, por ejemplo, DuPont comercializa
una nano-partícula de TiO2 (Estabilizador de Luz 210) para bloquear la luz UV y proporcionar
una mayor vida útil de los alimentos, y Rohm and Haas comercializan nano-partículas acrílicas
(Paraloid BPM-500) para aumentar la fuerza del ácido poliláctico, un polímero biodegradable.
Otro tipo de forma de nano-partículas que está atrayendo mucho interés es el quitosano, el
cual mejora las propiedades mecánicas y de barrera, especialmente la resistencia al agua. [9]
Una de las aplicaciones sobre la que se están llevando a cabo estudios experimentales es la
fabricación de botellas para alimentos sensibles al oxígeno mediante inyección-soplado, a
partir de preformas fabricadas con PET incorporando una capa aditivada con nano-arcillas.
Unas de las ventajas principales con relación al vidrio es la reducción de peso, así como
menores costes de fabricación, aunque se recomienda realizar un estudio específico para cada
producto. [8]
El control de la difusión de los gases a través de los materiales del envase es la aplicación más
destacada para el uso de nanotecnología en este campo, lo que se logra es prolongar el tiempo
de conservación de los alimentos mediante la incorporación de nano-partículas, ya sea en el
seno de la matriz polimérica, o como recubrimiento. En el caso de la incorporación de las
nano-partículas, éstas crean un recorrido tortuoso para la difusión de las moléculas gaseosas
además de aumentar la rigidez del material y mejorar las propiedades térmicas, aumentando
la temperatura de fusión del material. Despierta gran interés el hecho de que con una pequeña
cantidad de estas nano-partículas (3-5% en peso) se obtiene una notable mejora de las
propiedades mencionadas. [8]
En la figura II se puede observar como en una película compuesta sólo de polímero (a), las
moléculas de gas que se difunden migran a través de una vía que es perpendicular a la
orientación de la película. En una película nano-compuesta (b), las moléculas que se difunden
deben navegar alrededor de las partículas impenetrables (nano-partículas), y a través de las

7. 7
zonas interfaciales. El camino tortuoso aumenta la longitud media de difusión de gas y, por
tanto, la vida útil del alimento. [10]
Figura II. Ilustración del "camino tortuoso"
Fuente: T.V. Duncan, J. Colloid Interface Sci., 2011
Un envase activo es aquel que interacciona con el alimento o la atmósfera que lo rodea, libera
algún compuesto de interés (antimicrobianos, antioxidantes) o bien absorbe algún tipo de
sustancia indeseable (oxígeno, etileno), con el objetivo de aumentar la vida útil del alimento,
mantener sus propiedades organolépticas, al mismo tiempo que mantiene su seguridad
alimentaria. En este sentido, actualmente se trabaja en el desarrollo de nano-compuestos con
actividad antimicrobiana (inhibidores del crecimiento, portadores de antibióticos), la mayoría
de las cuales se han centrado en nano-revestimientos o nano-compuestos con nano-partículas
de óxido de plata y zinc, también hay investigaciones sobre los efectos antimicrobianos de
compuestos naturales biológicos. [9]
LOS iones de plata tienen un efecto bactericida, sus niveles liberados son relativamente bajos y
a pesar de no afectar a los humanos, existe cierta preocupación por los efectos de iones de
plata que se descargan en el ambiente y se acumulan en los ecosistemas, pues los iones de
plata son tóxicos para la vida acuática. [9]
El Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad de Bar-llan (Israel) ha
desarrollado una técnica para producir material de envasado con un recubrimiento de nano-
partículas de plata tal que evita el crecimiento microbiano. Los investigadores indican que las
pérdidas de plata hacia los alimentos son mínimas, respecto al poder antibacteriano indican
que posee una potente actividad hacia organismos patógenos como la Escherichia coli y
Staphylococcus aureus, siendo capaz de eliminar las bacterias en cuestión de horas. [11]
La Universidad de Arizona en Estados Unidos, ha realizado investigaciones centradas en el
desarrollo de envolturas comestibles para la reducción de Escherichia coli y Listeria
monocytogenes en carne fresca. Su último estudio se basó en la eficacia de envases activos

8. 8
sobre cepas de Campylobacter jejuni, las dos sustancias con potencial antimicrobiano
seleccionadas fueron el carvacrol y el cinamaldehído, dada la restricción que ponen al
crecimiento de las cepas.
Los estudios se llevaron a cabo con carne de pollo y tres cepas de la bacteria, las muestras
inoculadas se envolvieron con un film de manzana con cinamaldehído y carvacrol en diferentes
concentraciones y se incubaron a temperaturas de 4ºC y 23ºC durante 72 horas. Los resultados
mostraron que la eficiencia del envase dependía de la dosis y de la temperatura, obteniéndose
los mejores resultados para el film con cinamaldehído a 23ºC. [11]
Los envases inteligentes son aquellos que monitorizan las condiciones del producto envasado y
son capaces de registrar y aportar información sobre su calidad [8], en relación a este tipo de
envases y la nanotecnología, ya se dispone de envases cuyas propiedades cambian en función
de las condiciones externas o internas, como temperatura, es el caso de carnes empacadas.
Además, hay envases con nano-sensores incorporados que detectan cantidades minúsculas de
agentes químicos, como etileno, en el que el sensor puede cambiar de color para avisar al
consumidor el nivel de maduración. [9]
Actualmente las investigaciones se están desarrollando en base a bio-polímeros como la
celulosa, que pueden usarse como abono después de su vida útil, es así que los estudios se
llevan a cabo para determinar cómo las propiedades pueden ser mejor mejorados para
aplicaciones específicas. [9]

9. 9
SEGURIDAD NANOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
No existen leyes claras para la nanotecnología en alimentos, quizá debido a la rapidez con que
fue ganando terreno en la industria. Múltiples son los criterios y opiniones que circulan en
internet acerca de esta nueva tecnología, que indistintamente a gustos y percepciones de cada
uno, ha beneficiado notablemente a la industria de alimentos.
Son pocos los datos disponibles acerca de la exposición y toxicidad oral a los nano-materiales,
en el Anexo II se pueden observar una tabla en la que se muestra evidencia experimental de la
toxicidad de una muestra de los nano-materiales de uso comercial por la industria alimentaria.
Esta tecnología aplicada a los alimentos lleva implícitos posibles riesgos que deben tomarse en
cuenta, ya que estas sustancias no se rigen por las mismas leyes físicas, incluso químicas, que
otras partículas más grandes. En febrero del 2009, la Autoridad Europea de Seguridad
Alimentaria (EFSA) publicó un dictamen sobre los riesgos potenciales derivados de la nano-
ciencia aplicada en alimentos, el cual no asegura un daño al ser humano, pero tampoco
recomienda su libre uso en la elaboración de alimentos, lo que si hace es recomendar que en
la identificación de los riesgos deba informar si el material que se ingiere es de forma nano o
no, además indica que por su diminuto tamaño, pueden circular por el organismo de forma
distinta a como lo hacen otras partículas más grandes y que, por tanto, es necesario realizar
evaluaciones de riesgo para cada caso. [12]
Debido a las razones antes mencionadas la Organización Internacional de Normalización (ISO),
publicó nuevas medidas internacionales para evaluar la toxicidad de la nanotecnología
aplicada a los alimentos por medio de la norma ISO 10808:2010, destinada a garantizar que los
análisis para establecer la toxicidad por inhalación de nano-partículas en el aire son fiables y
aplicables en todo el mundo. [13]
La FDA dijo que la nanotecnología no podía clasificarse en la categoría “generalmente
reconocidos como seguros” es decir, las empresas tendrían que demostrar los datos
adicionales de seguridad antes de su aprobación. [14]

10. 10
CONCLUSIÓN
En los actuales momentos las opiniones son diversas, mientras unos aceptan lo que indican los
organismos internacionales, otros no les satisface lo hecho por los mismos. Lo cierto es que la
ausencia de una normativa de etiquetado obligatoria de productos de este tipo a nivel
mundial, imposibilita la opción de determinar el número de productos alimenticios
comercializados que contienen nano-ingredientes. Incluso, ante la ausencia de un debate
público y el descuido por parte de los organismos reguladores, ya se han introducido en el
mercado algunos alimentos sin etiquetar que han sido producidos usando la nanotecnología.
Como opinión grupal, se tiene que la nanotecnología es una nueva alternativa para lograr
objetivos que en algún momento fueron inalcanzables, pero que ahora son posibles. Nadie se
opone a una revisión toxicológica y ambiental de esta tecnología, pero es insensato pretender
no incursionar o explorar las nuevas opciones que se presentan, siempre y cuando los
organismos responsables tengan el compromiso de realizar los análisis y pruebas ya descritos.

11. 11
BIBLIOGRAFÍA
[1] Red Española de Nanotecnología. Fecha última actualización: 03/03/2012. Disponible en
http://www.nanospain.org/nanospain.php?p=h.
[2] Joseph, T. and Morrison, M., ¨Nanotechnology in agriculture and Food¨, Nanoforum report,
European Nanotechnology Gateway, 2006.
[3] Nanotecnología México Blog. Fecha última actualización: 21/08/2012. Disponible en
http://www.nanodepot.mx/nanoblog/biosensores-que-mejoran-la-inocuidad-en-los-
alimentos/.
[4] Delgado, Gian., ¨Nanotecnología y Producción de Alimentos: Impactos Económicos,
Sociales y Ambientales¨, Tesis Master, UNAM, Centro de Investigaciones Interdisciplinarias en
Ciencias y Humanidades, 2009.
[5] Centro de Vigilancia Sanitaria y Veterinaria. Fecha de última actualización: 10/07/2012.
Disponible en http://www.madrimasd.org/blogs/alimentacion/.
[6] Almengor, L. ¨Nanotecnología en la Industria Alimentaria¨, Revista Electrónica Ingeniería
Primero Universidad Rafael Landívar, no. 13, 2009, pp. 35-52.
[7] Azkarate, G., Velte, D. and Blanco, A. ¨Aplicaciones industriales de las Nanotecnologías en
España en el Horizonte 2020¨. Reporte Técnico Fundación OPTI, Gobierno de España, 2008.
[8] Guía Técnica Ainia de Envase y Embalaje. Fecha última actualización: 07/08/2012.
Disponible en http://www.guiaenvase.com/.
[9] Robinson, D. and Morrison, M., ¨Nanotechnologies for Food Packaging¨, Reporte Técnico,
ObservatoryNANO, 2010.
[10] Duncan, T., ¨Applications of Nanotechnology in Food Packaging and Food Safety: Barrier
Materials, Antimicrobials and Sensors¨, Journal of Colloid and Interface Science, no. x, 2011,
pp. 1-18.

12. 12
[11] Boletines on Line Observatorio de Prospectiva Tecnológica Industrial (OPTI). Fecha de la
última actualización: 23/03/2011. Disponible en http://www.opti.org/que.asp.
[12] Blog Nanoalimentos. Fecha de la última actualización: 16/05/2012. Disponible en
http://www.nanoalimentos.com/.
[13] Eroski Consumer: Futuro de la Nanotecnología Alimentaria. Fecha de la última
actualización: 22/07/2012. Disponible en http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/.
[14] Club Darwin. Net: FDA Ve riesgos en Nanotecnología Alimentaria, pero Deja
Responsabilidad a la Industria. Fecha de la última actualización: 24/08/2012. Disponible en
http://www.clubdarwin.net/.

13. 13

14. 14
ANEXO I
Ejemplo de las principales empresas de la alimentación y agricultura que se dedican a la
investigación y al desarrollo de nanotecnología
Altria (Kraft Foods) Cargill Hershey Foods Nichirei
Associated British DuPont Food
La Doria Nippon Suisan Kaisha
Foods Industry Solutions
Ajinomoto General Mills Maruha PepsiCo
BASF Glaxo-SmithKline McCain Foods Sara Lee
Bayer Goodman Fielder Mars, Inc. Syngenta
Cadbury Schweppes Group Danone Nestlé Unilever
Campbell Soup John Lust Group Plc Northern Foods United Foods
Fuente: Friends of the Earth
Marzo, 2008

15. 15
ANEXO II
Evidencia experimental de la toxicidad de una muestra de los nano-materiales ahora en uso
comercial por la industria alimentaria
Nano-material, Tamaño,
Evidencia experimental de toxicidad
aplicaciones descripción física
Dióxido de titanio 20nm Destruye ADN (in vitro).
Unos pocos cientos 30nm mezcla de Produce radical libre en el cerebro células
de partículas de formas de rutilo y inmunes (in vitro).
tamaño nm se usa anatasa
ampliamente como
aditivo alimentario; Nano-partículas, Daño al ADN humano, a células de la piel cuando
forma nano utilizada de tamaño se expone a la luz ultravioleta (in vitro).
como antimicrobiano desconocido, de
y protector formas de rutilo y
ultravioleta (UV) en anatasa
empaques
alimenticios y en Cuatro tamaño 3- Altas concentraciones interfieren con la función
contenedores de 20nm, mezcla de de las células de la piel y pulmonares. Partículas
almacenamiento y se formas de rutilo y de anatasa 100 veces más tóxicas que las
venden como aditivo anatasa partículas de rutilo (in vitro).
alimentario
25nm, 80nm, 25nm y 80nm de partículas causan daño a los
155nm riñones e hígado en ratones hembra. Acumulado
en el hígado, brazo, riñones y tejidos
pulmonares (in vivo).
Plata 15nm Altamente tóxico para el ratón de la línea
germinal de las células madres (in vitro).
Antimicrobianos en
los empaques 15nm, 100nm Altamente tóxico para las células del hígado de
alimenticios y las ratas (in vitro).
artículos de cocina,
también se vende 15nm, forma Tóxica para las células cerebrales de las ratas (in
como suplemento iónica vitro).
para la salud
Zinc 20nm, 120nm 120nm de partículas dosis-efecto causa daños en
óxido de zinc en el hígado, corazón y bazo de ratones, 20nm de
Vendido como aditivo polvo partículas daña el hígado, bazo y páncreas (in
nutricional y utilizado vivo).
en empaques
alimenticios 19nm óxido de Tóxico para las células humanas y de ratas,
antimicrobianos zinc incluso en concentraciones muy bajas (in vitro).

16. 16
58±16nm, Pruebas en ratones mostraron letargo, vómitos y
1.08±0.25 diarrea. Dosis de nano-partículas produjeron una
polvo de zinc respuesta más severa, matando a 2 ratones en la
primera semana, causando mayor daño a los
riñones y anemia. Un mayor daño hepático en el
tratamiento de micro-partículas (in vivo).
Dióxido de silicio 50nm, 70nm, 50nm y 70nm partículas absorbidas dentro del
Unos pocos cientos 0.2 , 0.5 , núcleo celular, donde causó aberrantes
de partículas nm 1 , 5 formaciones de proteínas e inhibición del
utilizados como crecimiento celular. Provocó la aparición de
aditivos alimenticios, patologías similares a las afecciones
forma nano neurodegenerativas (in vitro).
promocionada para
su uso en empaques
alimenticios
Fuente: Friends of the Earth
Marzo, 2008