左 旦

(安徽工商职业学院,安徽合肥 230001)

纳米技术在食品科学中的应用分析

左 旦

(安徽工商职业学院,安徽合肥 230001)

纳米技术是在纳米尺度理解、控制和操纵物质世界的一项科学技术,是二十世纪末发展起来的一项新兴技术,目前已广泛应用在化工、材料、医药、食品以及能源等领域。并给人们带来了巨大的经济效益。然而,作为一种全新的高科技技术,人们对纳米技术的探讨尚不够成熟,需要人们对其进行更深层次的研究。本文主要是对纳米技术在食品科学中的应用情况进行分析探讨,并提出相应的观点。

纳米技术;食品科学;应用

作为20世纪末兴起并迅速发展的一项高科技技术——纳米技术,在各行各业已经得到广泛的应用与推广,伴随着研究的深入和科学的发展,纳米技术已经日趋成熟。此外,近年来纳米技术在医药上的许多研究成果正逐步地应用于食品行业,并生产出了许多新型的食品,然而,纳米材料的食品安全越来越受到人们的关注。

一、纳米技术

自从上个世纪90年代出现纳米技术后,在纳米技术领域的新概念、新名词、新材料不断涌现,使得人们对纳米技术的理解不够透彻,对其研究也处于初级阶段。其实,纳米技术是一门基础研究与应用研究多学科交叉的科学,不管是在原子、分子或者是在超分子角度上对其分析,纳米技术都堪称是一项新的、空前的技术创新,对今后物理学的发展起着重要作用。纳米技术的目标主要是根据纳米结构所具有的特性和功能,结合人们的需求,对材料进行加工,并制造具有特定功能的产品,给人们带来全新的技术革命。此外,在设计过程中在原子、分子的水平上运用纳米技术进行材料设计,进而制造出具有全新性质和各种功能的材料,从而满足人们日益增长的生活需求。此外,纳米材料因其尺寸上的微观性(1～100纳米),由于材料的微观粒子足够小,从而表现出特殊的热学、力学、物理与化学性能,并具备特殊的功能,是功能材料制备的首选,由此可见,纳米材料具有优异的表面效应、晶粒尺寸小、体积效应和量子尺寸效应优良,使得纳米材料与通过纳米技术制备的工艺已经广泛应用于食品、材料制备、化工生产、医学以及生物工程等各种领域,不仅给人们带来巨大的效益,还会对各学科领域的发展产生深远的影响与变革。

二、纳米食品的概述

所谓纳米食品,指的是在食品加工、生产或包装过程中采用了纳米技术手段的食品。但是,纳米食品不仅仅是采用纳米技术将食品的尺寸加工至纳米级别,也涉及到通过纳米技术对食品进行了改造从而改变食品性能的食品。从而使经过纳米技术加工的食品在营养、吸收等方面会很大的提高,在这方面应用最广泛主要有维生素制剂、钙、硒等矿物质制剂、豆奶与纳米添加营养素的钙奶茶等。

但是,由于人们对纳米技术研究的局限性决定了纳米食品也存在一些问题,从而使得纳米食品的安全日益受到人们的关注。因为,在纳米食品生产过程中主要采用球磨法使食品的尺寸变小而达到纳米级别,从而不可避免地产生粉料污染,同时,纳米技术给食品所带来的危害与不利影响等,目前我们还无法预测,难以判断纳米材料是否对人体有害。目前,我国乃至国际上的纳米食品行业还没有形成一个统一的、有效的标准,无法对纳米食品进行安全性评价,也不利于食品健康的管理与监控。此外,据研究部分纳米食品存在一些有害成分,采用球磨法对食品进行加工,所制备得到的纳米粉末更容易进入细胞甚至细胞核内,进而对人体所产生的危害也没有研究清楚。

三、纳米技术在食品科学中的应用分析

1、微乳化技术和纳米胶囊制备技术

所谓的微乳液,就是通过将两种互不相溶的液体形成的吉布斯自由能最小、状体均匀并且稳定,各向同性、粒径大小为l～100纳米、外观透明或半透明的分散体系,而制备该微乳液的技术也称为微乳化技术。自从上个世纪末以来,人们加大对微乳理论和应用的研究,并将微乳化技术已应用于纳米颗粒、微胶囊和纳米胶囊的制备。采用纳米技术,将微胶囊制备成具有粒径大小在10～1 000纳米尺寸的新型材料。由于纳米胶囊颗粒微小,形成胶体溶液,易于分散和悬浮在水中,并形成清澈透明的液体,从而使所载的药物或食品功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织,进而有利于提高疗效的目的,增加药品生产效率。此外,由于分子自组装技术特殊的界面分子识别功能,纳米胶囊的制备技术已应用到香料阻燃剂、医药、石油产品以及食品调味品等领域,并且其应用范围将会进一步扩大。调查显示,目前制备纳米胶囊的方法主要有微乳聚合法、乳液中的界面沉积法、乳液中的界面聚合法、复相乳液溶剂挥发法等。

2、纳米技术在食品包装与保险技术中的应用

在食品包装行业,纳米技术的应用最为普遍,并且该技术能给人们带来极大的利益。因为,在包装材料过程中,只需加入一定的纳米微粒就能够有效地增加包装材料的抗菌性能与密封效果,从而更好地为食品包装提高质量安全保障。同时,在冰箱制造行业也能看到纳米技术的应用情况,通过纳米技术能够有效地生产出一些抗菌性的冰箱,从而满足人们日常生活需求。此外,由于纳米材料的尺寸微小(纳米级别),并体现出特殊的功能,在食品包装过程中加入一定的纳米微粒有利于改变对现有包装材料的性能,从而进一步保证食品的安全。甚至已有不少人研究纳米技术在玻璃和陶瓷容器等领域的应用,通过加入纳米颗粒,可以有效地增加了脆性材料的韧性与强度,还可以有效地吸收紫外线防止塑料包装由于时间过长而出现老化、变质等现象,进而增加食品包装的使用寿命,促进食品包装行业的发展。

3、纳米技术在超细微粒和纳米粒子制备中的应用

在当今的高新技术研究领域中,超细微粒尤其是纳米粒子已经成为人们研究的热门方向,并是当今急需加大研究投入的领域。经过超细化处理后的物质,粒子之间的接触面积增大,比表面积也大大增加,界面能显著提高,表面能会发生巨大变化,从而显现出独特的物理与化学性能。通常情况下,制备超细粒子的方法为超细碾磨法,例如市场上比较普遍的具有强抗氧化性的超细绿茶粉与具有强结合水能力的超细面粉等。研究表明,粒子越小越有助于人体的吸收消化,约1 000纳米的超细绿茶粉呈现出较好的营养消化和吸收率,其营养价值大大超出普通的绿茶粉。又近年来迅速发展起来的新技术——超临界流体制备超细微粒技术,也属于纳米技术制备超细粒子的范畴,该技术可以较准确地控制结晶过程,对粒子尺寸进行精确的控制,从而生产出的超细微粒粒径小且粒度分布均匀,该技术在医疗药物制造行业较为普遍,具有诱人的应用前景。

4、纳米技术在食品检测中的应用

随着计算机技术的飞速发展,使得纳米传感器技术也得到了惊人的发展,并已在食品安全监测中得到广泛的应用。所谓纳米生物传感器技术,采用选择性结合靶分子的生物探针,对食品进行安全监测的技术。因为,纳米材料本身就是非常敏感,对于不均匀的生物与化学物质反应灵敏,将纳米技术与生物学、计算机技术、电子材料相结合,可以制备新型的传感器件,并提高食品安全监测效率。例如与生物芯片等技术结合,可以使分子检测更加简便、高效的纳米生物传感器。近年来,人们通过纳米生物传感器技术可以实现对食品安全、临床诊断与治疗的快速、有效、灵敏地检测。例如,在传统的检测领域,尤其是监测微量细菌时需要扩增或富集样本中的目标菌,从而无形中增加监测步骤,同时过程繁琐而费时费力,然而,利用纳米技术与表面等离子体共振、石英晶体微天平等研制而成的纳米生物传感器,不仅能够大大减少检测所需的时间,还可以提高检测的灵敏度,进而提高监测效率与精确度。

四、结语

综上所述,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。

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TS20

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1008-7508(2012)07-0127-02

2012-03-27

左旦(1982～),江苏常州人,安徽工商职业学院讲师,研究方向:食品科学。