Учёные, инженеры и спецы пищевой индустрии спорили о перспективах наноеды на первой конференции с говорящим заглавием Nano4Food 2005, прошедшей 20-21 июня в голландском местечке Wageningen.

Оказывается, наноеда – это целый набор научных мыслях, которые уже находятся на пути к реализации и применению в индустрии.

Во-1-х, нанотехнологии могут предоставить пищевикам уникальные способности по тотальному мониторингу в реальном времени свойства и безопасности товаров конкретно в процессе производства.

Речь идёт о исследовательских машинах с применением разных наносенсоров либо так именуемых квантовых точек, способных стремительно и надёжно выявлять в продуктах мелкие хим загрязнения либо небезопасные био агенты.

И создание еды, и её транспортировка, и способы хранения могут получить свою порцию нужных нововведений от нанотехнологической отрасли.

По оценке учёных, 1-ые серийные машины такового рода появятся на массовых пищевых производствах в наиблежайшие четыре года.

Яблоки заместо атомов в решётке круглой микрочастицы – логотип первой интернациональной конференции по наноеде (иллюстрация с веб-сайта nanofood.info).

Но на повестке денька и поболее конструктивные идеи. Вы готовы проглотить микрочастицы, которые нереально узреть?

Помнится, чуть раньше появилась «страшилка», что, дескать, случаем попавшие в природу микрочастицы, сделанные руками человека, могут представлять опасность для здоровья.

Эти опаски ещё не развеяны, но спецы по нанотехнологиям предлагают поглядеть на такую «интервенцию» вовнутрь наших тел и с другой стороны.

А что если микрочастицы будут преднамеренно употребляться для доставки к точно избранным частям организма нужных веществ и фармацевтических средств? Что если такие микрокапсулы можно будет внедрять в пищевые продукты?

Пока ещё никто не употреблял наноеду, но подготовительные разработки уже идут. Спецы молвят, что съедобные микрочастицы могут быть изготовлены из кремния, керамики либо полимеров. И очевидно - органических веществ.

И если в отношении безопасности так именуемых «мягеньких» частиц, схожих по строению и составу с био материалами – всё ясно, то «твёрдые» частички, составленные из неорганических веществ – это огромное белоснежное пятно на скрещении 2-ух территорий - нанотехнологии и биологии.

Так как эти частички необыкновенно малы, они показывают другое хим поведение чем, те же вещества, но «оптом». Здесь в игру уже вступает квантовая механика.

Концепция живописцев Кристера Ольссона (Krister Olsson) и Такаси Кавасимы (Takashi Kawashima): куриное яичко с имплантированным биологическим микродатчиком и просвечивающим прямо через скорлупу индикатором срока годности (иллюстрация с веб-сайта tree-axis.com).

Учёные ещё не могут сказать, по каким маршрутам подобные частички будут путешествовать в теле, и где в итоге остановятся. Это ещё предстоит узнать. Зато некие спецы уже отрисовывают футуристические картины преимуществ наноеды. Кроме доставки ценных питательных веществ к необходимым клеточкам.

Как вам понравится, к примеру, интерактивный напиток, нарисованный воображением Мануэля Маркеса-Санчеса (Manuel Marquez-Sanchez) из компании Kraft Foods?

Мысль заключается в последующем: каждый покупает один и тот же напиток, но потом потребитель сумеет сам управлять микрочастицами так, что на его очах будут изменяться вкус, цвет, запах и концентрация напитка.

Фантастика. Но 1-ые ласточки – уже на пороге. На данный момент рынок наноеды имеет объём около $3 млрд. Это пока только прикладные нанотехнологии, которые можно приспособить для нужд пищевой индустрии. А к 2010 году, по оценке профессионалов, данный рынок вырастет до $20 млрд.

Может быть, в этой сумме свою долю завоюют и меняющие свою структуру напитки. Либо, скажем, вылечивающие сосуды и сердечко нанобифштексы.

Наноеда: прекрасная или опасная?

Подскочило давление? Тогда вам срочно надо скушать вон тот стейк зеленого цвета – он снизит вам давление. Скажете, фантастика? Вовсе нет – применение в производстве пищи нанотехнологий позволит получать еду не только вкусную и полезную, но и улучшающую состояние организма, уверяют ученые. У потребителей перспективы перехода на наноеду вызывают, скорее, тревогу. Что за «зверь» идет на смену генномодифицированным продуктам и скоро ли он появится на российском столе?

Знаете ли вы, что за малопонятным словом наноеда (nanofood) стоит вполне конкретный рынок объемом в семь миллиардов долларов? И обозначаются этим словом вовсе не порции еды микроскопических размеров, хотя приставка нано– (от греч. nános – карлик) и означает десять к минус девятой степени, или одну миллиардную. К примеру, размер вируса составляет примерно 100 нанометров.

Мясо зеленеет, булочки блестят

Наноеда, или нанопища – это любые продукты питания, для производства которых использовались нанотехнологии, то есть технологии, основанные на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения сложных структур.

Во многих странах нанотехнология, или, как ее еще называют, «наука маленького», является одним из приоритетов инновационной политики. По данным US NanoBusiness Alliance, к 2008 году объем мирового рынка нанотехнологий достигнет 700 млрд долларов, а к 2015 году – 1 трлн. Наибольшая доля инвестиций принадлежит США, Японии, странам Западной Европы. Остальные инвестиции примерно поровну распределены между Китаем, Россией, Южной Кореей, Канадой и Австралией. Область применения нанотехнологий чрезвычайно широка – от производства военной и космической техники до медицины и генной инженерии.

К наноеде относится и пища, у которой с применением нанотехнологий изготовлена лишь упаковка, ведь трудно же отрицать, что для ряда продуктов качество упаковки имеет первостепенное значение. Впрочем, замыслы ученых относительно применения этих технологий в производстве пищи носят куда более масштабный и амбициозный характер. Они надеются, что их применение в фермерских хозяйствах (при выращивании зерна, овощей, растений и животных) и на пищевых производствах (при переработке и упаковке) приведет к рождению совершенно нового класса продуктов, которые со временем вытеснят с рынка генномодифицированную еду. К примеру, подобное мнение высказывается экспертами международной исследовательской организации ЕТС Group. Уже через пару десятков лет не только горожане будут есть продукты нового типа, но и в сельском хозяйстве станут использоваться удобрения и семена с нанодобавлениями, говорится в докладе, подготовленном для Королевского научного общества Великобритании (Royal Society).

Согласно докладу «Нанотехнологии в сельском хозяйстве и пище», подготовленном британским Институтом нанотехнологий (Institute of Nanotechnology), нанопродукты могут содержать видоизмененные молекулы, придающие еде необычные свойства: например, пища может быть непривычного цвета или даже… светиться в темноте. На потребительском рынке уже несколько лет ходят слухи, что первые образцы «наномяса»… зеленого цвета. Но это, скорее, частности, игра ученых умов. Основные же надежды прежде всего связаны с улучшением питательных свойств, вкуса и полезности продуктов, а также cо снижением производственных издержек.

Крупные пищевые корпорации активно приветствуют нанодостижения. Их привлекает гипотетическая возможности производить стейки и сандвичи, способные не портиться по пять-семь лет, и фрукты, покрытые защитной нанопленкой, отталкивающей грязь. Такая пленка невидима, неощутима на вкус; она разлагается в желудке без всякого вреда для него и выводится естественным путем. Это, кстати, о роли упаковки.

Верю – не верю!

Ученые – оптимисты, такие, как профессор Университета Аархуса (University of Aarhus, Дания) Нильс Кристиан Нильсен, уверены, что нанотехнологии сотрут грани между научными дисциплинами; так, при помощи наноцепочек, «прикрепленных» к еде, можно будет улучшать состояние тканей организма и устраивать профилактику внутренним органам. Однако не все ученые настроены столь радужно: недавние наблюдения доктора Александры Портер из Кембриджского университета (Cambridge University) за проникновением и перемещением внутри человеческих клеток наноматериалов показали, что их взаимодействие с внутриклеточными белками, органеллами и особенно ДНК «заметно увеличивает ядовитый потенциал наноматериалов».

Неудивительно, что потенциальные потребители изрядно обеспокоены: опрос, проведенный германским Федеральным институтом по оценке рисков (Bundesinstitut für Risikobewertung,BfR) по поручению властей Евросоюза, показал, что большинству потребителей наноеда представляется такой же сомнительной и опасной, как трансгенная продукция. При этом респонденты вовсе не против применения нанотехнологий в других, непищевых, сферах. Большинство противников применения нанотехнологий в пищевом производстве опираются, скорее, на эмоции, чем на факты, констатирует президент BfR Андреас Хенсель.

Однако опрос выявил и другую тенденцию: что касается информации о нанотехнологиях, то подавляющее число граждан гораздо больше доверяют обществам по защите прав потребителей, нежели обещаниям представителей бизнеса и заверениям политиков.

И неудивительно. По данным Международного научного центра Вудро Вильсона (Woodrow Wilson International Center for Scholars, США), в настоящее время на рынке представлено более 500 потребительских товаров, содержащих наноматериалы. Их производители идентифицированы. Проблема в том, что производители не обязаны раскрывать факт присутствия наночастиц, и поэтому покупатели не могут сделать полностью осознанный выбор. А это говорит о том, что в сфере регулирования данного вопроса существует правовой вакуум, причем не в пользу потребителей. Опрос, проведенный в 2007 году 15 правительствами, установил по меньшей мере 70 наноновинок, имеющих отношение к еде.

По оценке консалтинговой фирмы Helmut Kaizer Consultancy, к 2010 году рынок нанотехнологий в области производства продуктов питания может достичь 20,4 млдр долларов! Почему так много? Потому что уже сейчас все ведущие компании по производству еды и напитков инвестируют бешеные деньги в исследования в этой сфере. Их представители в СМИ и на форумах заявляли, что нанопродуктам принадлежит будущее. Один из главных аргументов – польза для здоровья: с помощью нанотехнологий можно, с одной стороны, увеличивать содержание витаминов в еде, а с другой – уменьшать содержание вредных веществ. Кроме того, снижение издержек при производстве питания очень важно для развивающихся стран.
Однако и потребители, и ученые, и бизнесмены, занятые в «съедобном» бизнесе, сходятся в одном: прежде чем приступать к массовому выпуску нанопродуктов, необходимо провести множество глубинных исследований. И, судя по количеству грантов и объему инвестиций, такие средства у корпораций в разных странах имеются.

В России, как и в остальном мире, все также вдруг заговорили о «нанореволюции», причем развитие нанотехнологий стало модой даже не столько научной, сколько политической. Президент выдвинул инициативу «Стратегия развития наноиндустрии», и для ее реализации создана государственная Российская корпорация нанотехнологий («Роснанотех»), Совет по нанотехнологиям при правительстве, отделение в Академии наук. На развитие наноиндустрии из бюджета выделено 130 миллиардов рублей, а до 2015 года планируется выделить около 200 млрд рублей.

Уже есть примеры применения нанотехнологий, правда в областях, далеких от продовольствия (так, на Уральском заводе гражданской авиации лопасти вертолетов покрываются нанометаллом, что в пять раз увеличивает срок их эксплуатации). Тем не менее первый вице-премьер Сергей Иванов в своем интервью РИА «Новости» (декабрь 2007 года) отметил, что пока продукция с приставкой «нано» на российском рынке – лишь рекламный трюк и не прошла никакого лицензирования. Хотя в продаже уже появились антикоррозийный «наноцинк» и косметический «нанокрем».

Нанопродукты – вред или благо?

Точка зрения: Александр Баранов, президент Общенациональной ассоциации генетической безопасности (ОАГБ):

По меткому выражению одного уважаемого академика, имеющего прямое отношение к этой технологии, словечко « нано» цепляется к чему ни попадя. Это то же самое, что сорное слово «блин». На днях слышал информацию, что придумали наногвозди. Может быть, они и будут забиваться сами, но как их хранить? Как глубоко они будут проникать в разные материалы и как их оттуда тянуть гвоздодером?

Отношение нашей Ассоциации к этим новшествам – сугубо сдержанное. Мы считаем, что принцип предосторожности (принцип №15 «Декларации Рио-де-Жанейро по окружающей среде и развитию» 1992 года) должен Россией выполняться неукоснительно согласно взятым на себя обязательствам. Может быть, « нано» – это действительно здорово для применения в материаловедении, приборостроении и тому подобных областях, но в сфере медицины, фармакологии и продовольствия – вызывает большие опасения. Ученые из разных стран выказывают глубокую озабоченность по поводу ее использования применительно к живой материи, а медики ясно заявляют, что применение наномедикаментов может вызвать массу побочных, непредсказуемых последствий. Некоторые люди уже говорят, что эта технология будет похлеще трансгенов. Поэтому прежде чем ее внедрять, необходимо не семь, а тысячу раз перепроверить все это на биологическую безопасность.

Здравомыслящие люди прекрасно понимают, что в основном вся эта шумиха вокруг нано является громкой PR-компанией определенной группы ученых, направленной на получение финансовой поддержки у государства, как это было сделано в свое время с раздуванием угрозы по поводу «птичьего гриппа». О каком реальном «управлении атомами», как заявил министр Фурсенко, может идти речь? Пока его нет и в ближайшее время не предвидится. Просто желаемое выдается за действительность.

В истории человечества всякая новая технология всегда оценивается в первую очередь с военной точки зрения. Стремление к военизации в области тонких молекулярных технологий – не исключение. С одной стороны, возможная новая гонка «нановооружений» может благотворно повлиять на развитие в нашей стране науки в целом, а с другой стороны, появление «тишайшего нанооружия» чревато большими опасностями, поскольку реальный контроль над ним практически невозможно осуществлять. Надо помнить: мы не боги, но, похоже, некоторые из нас возомнили себя ими – и совершенно безосновательно.

Нанопродукты будущего

Модные нынче нанотехнологии могут найти применение в приготовлении продуктов питания: с их помощью можно изменить питательные свойства еды и ее вкус. В силу своего размера наночастицы легко проникают через биологические мембраны и физиологические барьеры организма, встраиваясь в живые клетки.

Обогащенные таким образом микроэлементами продукты в ближайшем будущем могут стать недорогим источником полезных веществ. Также наночастицы можно применять для улучшения свойств пищевых добавок, усиления ароматизаторов и красителей.

О дивный наномир

Гордое имя "нанопродукт" еда носит, если при ее выращивании, производстве, переработке или упаковке использовались наночастицы. Крупные производители продуктов питания, такие как компании Kraft, Nestle, Heinz, Altria, Unilever, последние годы активно занимаются изучением нанотехнологий, считая, что за этим будущее.

В Kraft Foods считают, что наноеда будет подстраиваться под индивидуальный вкус каждого потребителя. То есть, купив стандартный продукт, человек сможет изменить его вкус, цвет и аромат, управляя активностью наночастиц.

Пока что влияние наночастиц на организм человека изучено слабо, но нанопродукты уже появились на прилавках магазинов. Наноеда неотличима от натуральной, на ее упаковке нет специальных пометок, так как сертификация в этой области пока отсутствует, поэтому, сами того не подозревая, вы вполне можете полакомиться наночастицами.

Наибольшее число таких продуктов продается в странах Юго-Восточной Азии и Китае. В Европе отношение к модифицированным продуктам пока настороженное, хотя отдельные наноэкземпляры попадаются.

Так, на прилавках голландских магазинов недавно появилось вино Nano Wine. При комнатной температуре Nano Wine имеет вкус фруктового вина из винограда мерло, однако при изменении температуры вкус и запах напитка меняются в сторону земляных оттенков. Таким образом, покупая одну бутылку вина. можно угодить сразу нескольким людям с разными вкусами: любителям каберне, пино нуар, кьянти. Или сканер услуги использовать.

Достигается это за счет изменения свойств молекулярных соединений, которые придают вину его свойства. К вину прилагается подробнейшая инструкция, рассказывающая, сколько времени и при какой мощности микроволновой печи нужно нагревать вино, чтобы оно получило то или иное свойство.

При помощи нанокапсул, содержащих жир тунца, производители обогащают хлеб марки Tip Top Bread жирными кислотами омега-3. Также в заграничных магазинах можно приобрести молоко с наночастицами, позволяющее быстрее усваивать кальций, и напитки с наночастицами антиоксидантного зеленого чая.

Одна из самых доступных на сегодняшний день сфер использования технологий - упаковка, за счет которой продукты долгое время будут оставаться свежими вне холодильника, или наноупаковка, меняющая цвет по истечении срока годности продукта. Также планируется в будущем покрывать овощи и фрукты для защиты от грязи безвредной и безвкусной нанопленкой, которая разлагается в желудке, передает ИА "Казах-Зерно".

Вырасти бифштекс на кухне

"Отец нанотехнологий" - американский инженер Эрик Дрекслер - видит в наночастицах огромный потенциал для гастрономии. На прошлогоднем международном научном форуме в Москве он рассказал о системах, основанных на нанотехнологиях, которые смогут производить свежую еду круглый год прямо дома. Таким образом можно будет получать овощи, зерно и даже мясо.

Ардуино – одна из популярнейших систем упрощенного проектирования материнских плат для инженеров. Такому статусу она обязана своей простоте, относительно программной и аппаратной составляющей, ведь что первое, что второе – уже предоставляется пользователю на блюдечке, а ему остается лишь скомбинировать их по своему желанию. Получается такой конструктор, с целым рядом микроконтроллеров, под различные ситуации, что также увеличивает вариативность его применения.

Давайте же разберёмся в одной из основ создания проектов, а именно, как подключать на Ардуино нано питание и с какими нюансами вы столкнетесь по ходу этого процесса.

Как уже упоминалось, система крайне вариативна, и это в ней заложено самими создателями. А соответственно, она должна быть готова к разным ситуациям и вариантам эксплуатации, чтобы «неловкий» пользователь не сломал что-то ненароком. Или, что происходит чаще, ему не приходилось самостоятельно проектировать материнскую плату под нюансы каждой системы.

Отклоняясь от темы, упомянем, что последнее всё же приходится делать, и, создавая полностью авторские разработки, вам придется докупать резисторы, транзисторы и прочую утварь, но в большинстве случаев – такой подход архаичен и в нем нет необходимости.

А всё дело в том, что на Ардуино питание выстроено специальным образом, позволяющим работать с различными источниками питания, а соответственно, и с некоторой областью характеристик тока, вместо четких значений у аналогов системы. Именно этим питание Аrduino nano и подкупает большинство новичков, а вот более продвинутым пользователям такое решение кажется спорным и может вызывать в их сообществе множество дискуссий.

Почему так происходит, вы поймете сами, как только наработаете определённый опыт в проектировании систем и начнете делать более серьезные вещи, но к тому моменту, скорее всего, надобность в использовании Ардуино у вас и вовсе отпадет.

Если говорить более конкретно, то питание на Ардуино может подключаться через три различных источника:

1. Mini В USB, когда вы тестируете проект на ПК. Это крайне важный и удобный момент, ведь нет необходимости, при программировании и тестировании вашего продукта, подводить ток дополнительно, что экономит силы. А наличие систем, позволяющих через такой источник регулировать характеристики тока, упрощает некоторые задачи.
2. Непосредственно через нерегулируемые источники в 6-20 вольт. Это происходит через 30 пин, и подобно выходу на цифровой сигнал, данный вход воспринимает весь диапазон. Удобно в некоторых случаях, подробнее о которых вы можете узнать, когда начнете разбирать проекты на системе.
3. Через регулируемые источники в 5 вольт. Это стандартный и часто используемый способ подавать питание на Аrduino uno. В нем есть небольшой недостаток, заключающийся в том, что вам потребуется как-то преобразовать входное напряжение к 5 вольтам, но решений данной задачи уже множество, и все их вы можете найти в открытом доступе на нашем сайте. Данный вход находится на 27 пине.

У нано лишь три входа, описанных выше, и это стоит учитывать при проектировании систем. Также учтите, что если одновременно подключиться к каждому, то плата на программном уровне выберет в качестве источника питания тот, у которого выше всего напряжение, а остальные заблокирует.

Удобство такого решения и объяснять не стоит. Внешние источники питания дополнительно стабилизируются при помощи LM1117IMPX-5.0 с 5В напряжения, а при подключении к компьютеру система начинает использовать диод Шоттки, чтобы регулировать поступающий ток (см. схему выше).

Характеристики питания для Ардуино

Итак, мы оговорили все способы, как подключить питание на Аrduino, и затронули характеристики последнего, которые необходимы, чтобы плата не сгорела и могла исправно выполнять поставленные задачи. Заранее стоит оговориться, что последнее, в принципе, маловероятно, так как, несмотря на то, что питание Ардуино от Ардуино может иметь различные характеристики, микроконтроллер всё же более строго относится к нему, чем это сделала бы какая-то «болванка», которой вы бы захотели его заменить.

Мы уже говорили, что у ограничений есть свои недостатки и достоинства, поэтому здесь вам придется самостоятельно решать, является ли такой подход удобным для вашего проекта или нет.

В любом случае, подключенное питание лучше регулировать под заданные характеристики по возможности, поэтому в документации некоторых проектов указывают, как правильно выстроить электросхему, чтобы конечный ток поступал в строго ограниченных количествах и регулировался в плане напряжения.

Последнее уже было упомянуто, и то, каким оно должно быть, мы уяснили, но как же сила тока? Ведь это не менее важный нюанс, который стоит заранее учитывать при создании сложных систем, особенно с большим количеством модулей. А последнего добра, в некоторых случаях, может быть действительно много.

Из-за этого и тяжело точно сказать, какое питание на Аrduino mini pro лучше подключать, по силе тока. Дело в том, что каждая мелочь, которую вы используете в проекте, потребляет определённое ограниченное количество электричества, зачастую указываемого в мА, поэтому здесь все расчеты исключительно индивидуальны и зависят от конкретного случая.

Новичкам об этом задумываться не приходится, ведь необходимое питание для Ардуино в мельчайших подробностях расписывается в гайдах, и ошибиться там крайне тяжело. Это необходимо затем, чтобы новый пользователь смог привыкнуть ко всем нюансам проектирования и архитектуры систем.

Ведь если у esp8266 питание от батарейки, то необходимо ещё проследить, чтобы не было его излишков. Если же вы собираетесь подключать питание esp8266 к индивидуальному проекту, аналогов которого в сети не нашли, то тут всё также не очень тяжело. Дело в том, что характеристики каждого модуля и каждой платы в подробностях расписываются в многочисленных мануалах, вам же достаточно будет воспользоваться несколькими законами электротехники и правильно спроектировать платформу, чтобы каждый элемент получал необходимые ему ресурсы.

Подключение питания

Подключать всё это можно непосредственно к пинам или, в случае тестирования системы, просто воспользоваться usb-портом. Система сама рассчитает, сколько ей необходимо, и внутренними силами преобразует входное напряжение к подходящим значениям.

Если же вы пользуетесь нерегулируемым и регулируемым источником, то достаточно припаять соответствующий провод к пину, и электричество спокойно потечет по плате.