浅谈纳米技术在食品科学中的应用

[摘 要]纳米科学与技术，简称为纳米技术，是综合化学、界面学、微加工学等学科的一门综合交叉技术体系。由于纳米材料所具备的新特性，纳米技术能够有效地改造传统工业技术。纳米技术现已应用于医药、化工、通信、能源等行业，并推动了这些行业的巨大发展。近年来纳米技术在医药中的许多研究成果正在逐步应用于食品行业，从而改进了食品工艺，并开发出一些新型食品。随着基因、食物与健康关系进一步确定，纳技术将更全面地促进食品领域的发展。

[关键词]纳米技术；食品科学；应用

纳米科学、工程与技术经常简称为纳米科技，它是一门新兴的学科，是想象、构建、控制和利用直径大约在1-100nm的物质，这些物质奇特的界面现象能产生新的特性与功能。任何物质一旦进入纳米尺寸，就会具有表面效应、体积效应和尺寸效应三大特性。结构非常特殊的纳米微粒所表现出的神奇的物理化学特征，具有卓越的光、电、热、力、紫外线、波、放射、吸收等特殊功能。因而，纳米技术具有广阔的应用前景，它将在生物工程、食品、医学等学科发挥不可或缺的作用。

一、纳米技术的特性

1.体积效应

正如大家所知的一样，随着某种物质的体积的改变，不仅该物质与体积油管的性质会改变，其本身的相关性质也会随之改变。比如现在出现的纳米材料，其纳米粒子有数不清的原子或分子组成，他的物理化学性质也会随其体积的变化而改变，这个时候，通常有无限个原子的块状物质的性质原理来解释说明许多现象就变得很难。而人们称这种特殊的现象为纳米材料的“体积效应”。

2.尺寸效应

纳米材料的尺寸效应是指当粒子的尺寸低至最小值时，飞米能级从准连续逐渐成为离散能级。与宏观物体的零能级间距相比，纳米粒子的数量有限，其能级间距甚至可能出现分裂。如果其能级间距较大，超过光能、电磁能等时，其光电声性能将与宏观世界的物体出现较大的区别。

二、纳米食品的概述

纳米食品是指使用各种纳米技术加工、生产或包装出的食品。然而，纳米食品并不是单单泛指用纳米手段加工使食品的大小变成纳米级，同时也包含运用纳米手段改变了物理化学生物等性能的食品。一些食品在纳米技术的加工技术作用下，其营养方面以及吸收程度都会显著增加，应用效果较明显的主要有豆奶、维生素等食品。同时，纳米技术加工出的食品也有一点不足及安全性方面的问题，这些逐渐引起专家及民众的注意。出现的问题主要是粉尘粉料的污染，这与纳米食品加工中的球磨法有直接的关系。尽管到现在为止我们无法判断纳米材料对人体的危害，在纳米食品行业没有建立有关安全性评价的一致有效的准则，无益于食品安全的监测与管理。另外，根据有关专家的研究认为部分纳米食品确实包含一些部分危害人体健康的物质，经过球磨法对食品进行加工，所得到的纳米粉末更容易进入人类的细胞甚至细胞核内，进而对人体所产生的危害更明显，也更加难以研究彻底。

三、纳米技术在食品科学上的具体应用

1.纳米技术在食品加工上的具体应用

用纳米技术对食物进行分子、原子的重新编程，使得某些物质结构发生改变，从而能大大提高某些成分的吸收率，提高人体对矿质元素的吸收利用率，使食品的保存日期有明显的增长。目前，利用纳米技术对淀粉、大豆纤维、矿物质和维生素等成分进行纳米化。淀粉经纳米化后，极大改善了它的老化、溶解、膨胀及增稠等性质，提高了淀粉在食品加工上的使用性能。纳米技术对传统食品的改造，如纳米技术在罐头、乳品、饮料等加工生产中的应用，使这些产品的物理化学生物性能方面都有了显著的提高，同时其性价比的合理性也得到了提高。纳米技术运用于食品添加剂的生产，可以减少添加剂的使用数量。纳米级添加剂能很好地分散在食品中，其利用率提高，同时可以利用超微粉粒的缓释作用来保持其较长功效。

2. 纳米技术在食品包装上的具体应用

纳米技术可以改进包装的渗透性、提高阻隔性、改进抗损和耐热，形成抗菌表面，防止食物发生变质。现在，由于不同类型的食品有不同的包装要求，在市面上已经出现了许多PNMC以供食品包装使用。例如，纳米 TiO2-PP类、纳米蒙脱石粉-PA类等，这些材料的生物性能有很大程度的提高，鉴于其较高的稳定性、可塑性、抗菌性、保鲜性等，在蔬菜、肉类、奶制品等许多食品包装行业都应用广泛，并引起了多方的关注。在包装材料 （如塑料及复合材料） 中加入纳米微粒，使其产生了除异味和杀菌消毒的作用，可大大延长食物的保存期，提高包装食品的货架寿命。如用硅和钛制成的纳米包装，可以杀死细菌并提高许多人造食品 （即使这些食品已经开封） 的保质期。纳米技术在包装材料上的应用，赋予了包装材料很多新特性。

3. 纳米技术在食品安全检测中的应用

食品安全的检测是控制食品安全的重要环节。目前，食品安全检测主要以大型仪器为主，包括液相色谱、气象色谱、色谱一串联质谱等，虽然其检测灵敏、结果可靠，但是成本较高、周期较长，因此迫切需要研发快速、准确的筛选方法。目前快速发展的是电化学传感器，纳米材料可用于修饰电化学传感器，使电极性能更加优越，从而实现对目标化合物的高灵敏度、高选择性检测，其在食品安全检测方面有简单、快速、易操作、费用低、灵敏度高等诸多优势。目前，常用于修饰传感器的纳米材料包括碳纳米管、石墨烯和各种纳米颗粒，这类纳米电化学传感器在化学残留检测中应用良好。He等采用基于碳纳米管的免标记免疫传感器检测克伦特罗，实验结果表明，当体系中克伦特罗的含量增加时，抗体与溶液中的克伦特罗结合导致[Fe（CN）6]3-4/-氧化还原电流低，此方法的检测限可以达到0.32ng/ml。

四、结语

综上，由于纳米材料发展比较晚，各方面的研究还不够完善，纳米技术也存在一些不足和缺陷。但是，这并不影响纳米技术在食品工业中的应用，随着人们对纳米技术研究的不断深入，我相信在不久的将来纳米技术将会引发一场新的食品科学的革命，为食品行业带来巨大的经济效益与发展空间，也会使人们的饮食结构和生活方式发生巨大的变化，引领人们走进一个全新的食品行业，进而提在很大程度上提高人们的生活水平。

参考文献：

[1] 李华佳，辛志宏，胡秋辉.食品纳米技术与纳米食品研究进展[J].食品科学，2006，（09）.

[2] 李国秀，李建科.纳米技术在食品领域中应用[J].粮食与油脂，2007，（08）.

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