Nanotechnologie in der Lebensmittelindustrie: zum Kenntnisstand nanoskaliger Wirkstoffcarrier in Lebensmitteln und Verpackungsmaterialien
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Hamburg
Behr
2010
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INHALTSVERZEICHNIS
LIN HALTSVERZETCHNIS
VORWORT PROF. DR. HERBERT WEBER V
VORWORT PROF, DR. DR. H.C. MULT DILETER GROSSKLAUS VII,
HERAUSQEBER UND AUTOREN IX
1 NANOTECHNOLOGIE ~ UEBERBLICK UND AKTUELLE ENTWICKLUNGEN HERBERT WEBER 1
1.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 1
1.2 DERZEITIGE SITUATION IN DEUTSCHLAND 2
1.3 MOEGLICHKEITEN DER MINIATURISILERUNG 4
1.4 NANOPARTIKEL UND -STRUKTUREN BEI DEN EINZELNEN IEIINSATZBEREICHEN
,.4
1.5 WELTWEITE ERWARTUNGEN AN NANOOPTIMIERTE PRODUKTE 5
1.6 NANOTECHNOLOGIISCHE ANWENDUNGEN UND WIRTSCHAFTLICHE UMSETZUNGEN 5
1.7 NANOSTRUKTUREN IN DER NATUR 7
1.8 DER NATUR NACHEMPFUNDENEN NANOSTRUKTUREN UND DEREN UMSETZUNG ZUR
INDUSTRIELLEN NUTZUNG ,.. 9
1,.9 ENGINEERED NIANOMATERIALS - ENIM = ANORQANLSCHE, SYNTHETISCHE
NANOMATERIALIEN 1,2
1.10 RECHTUCHE UND GESUNDHEI,TLICHE ASPEKTE, OEFFENTLICHKEIITSARBEIT 13
2 NANOMATERIALIEN IN LEBENSMITTELN AUS SICHT DER RISIKOBEWERTUNG ALFONSO
LAMPEN 15
3 NLANOTECHNOLOGIE ~ POTENZIAL, BEI VERPACKUNGSMATERIALI.EN INGO SABOTKA
23
4 BIOVERFUEQBARKELT FETTLOESLICHER VERBILNDUNGEN IN EINER HYDROPHILEN
MATRIIX HANS K. BIESALSKI. 33
4.1 BEISPIELE FUER TRUEBUNGSMESSUNGEN 35
NANOTECHNOLOGIE IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE XI
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4
4.1.4.1 4.1.4.2 4 .. 1.5
5
5.1
5.2
5.3
5.4 5.4.1 5.4.1.1 5.4.1.2 5.4.2
5.4.2.1 5.4.2.2 5.4.2.3
5.4.3 5.4.3.1
5.4.3.2
5.4.4 5.4.4.1 5.4.4.2
5.5
5. 6
6
6.1
XII
ZUSAMMENSTELLUNG 36
TESTOBJEKT 36
DER VERSUCHSAUFBAU 37
DIE VERSUCHSBEDINGUNGEN 37
TESTPRAEPARAT 37
MESSUNG DER TRUEBUNG 38
ERGEBNISSE 38
NANO,SKALIGE KOMPONENTEN IN BARRIEREFOLIEN OLIVER MIESBAUER,
HORST-CHRISTIAN LANGOWSKI ,. 45
EINLEITUNG , , , 45
BARRIEREANFORDERUNGEN FUER PRODUKTE 45
BARRIEREEIGENSCHAFTEN VON POLYMEREN 47
BARRIERESCHICHTEN AUF POLYMERFOLIEN 48
VERFAHREN ZUR HERSTEHUNG VON BARRIERESCHICHTEN 49
AUFTRAG VON MATERIALIEN AUS DER GASPHASE 49
NASSCHEMISCHER AUFTRAG VON MATERIALIEN 50
ANORGANISCHE BARRIERESCHICHTEN 51
BARRIEREWIRKUNG ANORGANISCHER SCHICHTEN 51
MODEUE FUER DIE PERMEATION IN ANORGANISCHEN SCHICHTEN 53 EINFLUSS VON
PARAMETERN AUF DIE SAUERSTOFFDURCHLAESSIGKEIT DES SYSTEMS
POLYMER/ANORGANISCHE SCHICHT 54
POLYMERE UND HYBRIDPOLYMERE BARRIERESCHICHTEN 55
BARRIEREEIGENSCHAFTEN VON POLYMEREN UND HYBRIDPOLYMEREN SCHICHTEN 55
KOMBINATION VON POLYMEREN UND HYBRIDPOLYMEREN SCHICHTEN MIT
ANORGANISCHEN SCHICHTEN 56
BARRIEREFOLIEN MIT ALTERNIERENDEN SCHICHTEN 59
BARRIEREWIRKUNG ALTERNIERENDER SCHICHTEN 59
BARRIERESTRUKTUREN 62
NANO PARTIKELL IN KUNSTSTOFFFOLIEN 63
ZUSAMMENFASSUNQ , , 63
TENSIDMICELLEN ALS TRAEGERSYSTEME FUER LEBENSMITTELKCNSERVIERUNQSSTOFFE
JOCHEN WEISS**... 69
EIN!LEI TUNG , , 69
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
6.2 GRUNDPROBLEMATI,K DER LEBENSMITTELKONSERVIERUNGSSTOFFE 71 6.2.1
DEFINITION DER KONSERVIERUNGSSTOFFE 71
6.2.2 WIRKMECHANISMEN 73
6.2.3 PROBLEMATIK DES EINSATZES IN LEBENSMITTELN 74
6.2.4 AUSWAHL EINES GEEIGNETEN NANOVERKAPSELUNGSSYSTEMS 75
6.3 MICEUEN ALS FUNKTIONALE TRAEGERSYSTEME 76
6.3.1 PRINZIPIEN DER MICELLBILDUNG 76
6.3.2 SOLUBILISIERUNG VON FUNKTIONELLEN STOFFEN IN MICELIEN 80 6.3.3
EIGENSCL1AFTEN BELADENER MICELIEN 82
6.3.4 HERSTELLUNG UND DESIGN ANTIMIKROBIELLER MICELIEN 85
6.4 AKTIVITAET MICEHAR-VERKAPSELTER KONSERVIERUNGSSTOFFE 87 6.4.1 IN
PLANKTONISCHEN SYSTEMEN 87
6.4.2 AKTIVITAET IN BIOFILMEN 90
6.4.3 FUNKTIONALISIERUNG VON NANOFASERN 91
6.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 9,3
7 NANO- VERSUS MICELLTECHNOLOGIE HOLGER EGGER, JENS UHLEMANN 99
7 .. 1 EINLEITUNG . .,. 99
7.2 BEGLRIFFLICHKEITEN ...,.. . 99
7.2.1 NANOTECHNOLOQIA 100
7.2.2 MICELLTECHNOLOGIE 104
7.3 ABGRENZUNG, NANO- VS. MICEUTECHNOLOGIE 105
7.4 NANOTECHNOLOGIE IM LEBENSMITTELBERELCH - STEUUNGNAHMEN.. 1 08
7.5 ZUS.AMMENFASSUNG 109
8 DIE CASEINMICEHE, ELN NATUERLICHES CARRIER-SYSTEM. JOERG HILNRICHS
IILLILI!IL! ~ **,. ** II IIII.I!I!!!.I!!!LIII **** ****** ; *****
****** 1II 111. 11 **** 111
8.1 EIINLEITUNG 1111
8,.2 DIE MILCH PROTEINE 111
8.3 CASEINPRODUKLE - MICELLARES CASEIN 114
8.4 FUNKTIONAUSIERUNG DER CASEINMICELLE - CARRIERSYSTEM 116
8.5 AUSBLI,EK 118
NANOTECHNOLOGIE IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE XIII
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
9
9.1
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
11!
11.1
111.2
11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4
11.3
11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.3.5
11.3.6 11.3.7 11.3.8
XIV
NANOSKALIGE PRODUKTMICELLEN - ANWENDUNGL, MECHANISM,EN, RISIKEN SUSANNE
HIPPELI, ERIC,H F. ELSTNER , , 121
E.INFUEHRUNG 121
VERHALTEN SYNTHET.ISCHER NANOM!ATERIALIEN NACH ORALER AUFNAHME RALF
GREINER 131
EINLEITUNG , 131
EXPOSITION MIT SYNTHETISCHEN NANOMATERIALIEN DURCH T.EBENSRNLTTEL .
132
VERHALLTEN SYNTHETISCHER NANOMATERIALIEN IM MAGEN-D ARM-TRAKT., ,. .,
133,
RESORPTION SYNTHETISCHER NANOMATERIALIEN 137
SCHLLUSSFOLGERUNGEN , 141
MESSUNG DER PARTIKELGROESSE MARE REGLER , 145
EINLEITUNG , , , , 145
VORST,ELLUNG DER BEGRIFFE PARTLKELQROESSE, MENGENART UND
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 145
LPARTIKELGROESSE 145
MENGENART 146
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 147
KENNWERTE VON PARTIKELQROESSENVERTELLUNQEN 148
MESSPRINZIPIEN ZUR MESSUNG VON IPARTIKELGROESSEN UND DEREN VERTEILUNGEN
,.., 149
SEDIMENTATIONSANALYSE (IM ZENTRIFUGALFELD) 150
BILDANALYSE (ELEKTRONENMIKROSKOP) , , 151
.COULTER-COUNTER 152
L.ASERBAUQUNQ (STATISCHE LASERSTREUUNQ) 153
IPHOTONENKORRELATIONSSPEKTROSKOPIE (DYNAMISCHE LASERSTREUUNG) , 155
FELDFLUSSFRAKTIONIERUNG 156
ULTRASCHALLSPEKTROSKOPIE 158
DIELEKTRISCHE SPEKTROSKOPIE 159
IMAGE 5
12
12.1
12.2
12.3
12.4
13
13.1
1!3.2
13.3
14
14.1
14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3
14.3
14.3.1 14.3.2 14.3.3
14.4 14.4.1 14.4.2 14.4.2.1
INHALTSVERZEICHNIS
VORKOMMEN UND ANALYSE VON NANOPARTIKELN IN LEBENSRNLTTELN , 161
CHARAKTERISIERUNG VON MIKRO- UND NANOSTRUKTURIERTEN TRAEGERSYSTEMEN
STEPHAN DRUSCH, ANJA HEINS ... 165
CHARAKTERISIERUNG VON GROESSE, MORPHOLOGIE UND KERNMATERIALVARTEUEUNQ 166
CHARAKTERISIERUNG DER OBERFLAECHE UND DEREN ZUSAMMENSETZUNQ 168,
STRUKTURANALYTIK BEI MIKRO- UND NANOSTRUKTURIERTEN TRAEGERSYSTEMEN .
. 169
S,CHLUSSBEMERKUNG . 172
PFLANZENPROTEINE - NEUE TRAEGERSTO,FFE FUER NANOTEILCHEN? J..-PETER KRAUSE
177
EI!NLEITUNG , , , 177
PROTEINQUALITAET UND GRENZFLAECHENFUNKTIONALITAET 177
MODIFIZIERUNG UND KOLLOIDALE STRUKTUREN 178
NORMUNG ALS MARKETINGINSTRUMENT: WER DIE NORM MACHT, HAT DEN MARKT
MARGIT HEINRICH 181
EI;NL,EITUNG , . .. 18.1
STRATEGISCHE UND WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG DER NORMUNG. 182 ALLGEMEINES
182
BMWI-LNITIATIVE INNOVATION MIT NORMEN UND STANDARDS (INS) 182
ENTWICKLUNGSBEGLEITENDE NORMUNG (EBN) 184
GRUNDLAGLEN DER NORMUNGSARBEIT BEIM DIN DEUTSCHES INSTITUT FUER NORMUNG!
E.V 1,85
ALLQERNEINES 185
INTERESSIERTE KREISE 186
ERARBEITEN EINER NORM 187
STRUKTUREN IN DER NANOTECHNO,LOGIENORMUNG 189
ALLGEMEINES 189
INTERNATIONALE NORMUNG! 190
ALLGEMEINES 190
NANOTECHNOLOGIE IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE XV
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
14.4.2.2 14.4.2.3 14.4.2.4 14.4.3 14.4.4
14.5
15
15.1
15.2
15.3
ISO,-EBENE 191
LEG-EBENE 192
ANDERE INSTITUTIONEN 192
EUROPAEISCHE NLORMUNG 193
NATIONALE NLORMUNG 194
ABKUERZUNQSVERAELCHELS , 1196,
ANWENDUNGSGEBIETE UND LEBENSMITTELRECHTLLCHE RAHMENBEDINGUNGEN SIEGLINDE
SR AEHLE 199
INANOTECHNOLOGIEIM BEREICH DER LEBENSRNLTTEL UND DER BEDARFSGEGENSTAENDE
200
LEBENSMITTELRECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN FUER SICHERE PRODUKTE , , 203
KENNZEICHNUNG UND KOMMUNIKAT:ION 206
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