纳米技术在食品科学中的应用探究

摘 要：纳米技术是一门融合了化学、界面学、微加工学等学科的交叉技术体系，现已在社会的诸多领域得到广泛应用。近年来，纳米技术的许多科研成果已被广泛应用于食品科学领域，使食品工艺得到改进，并开发出一些新型的食品。随着科学技术的不断进步，纳米技术将在食品科学领域得到更全面的发展。

关键词：纳米技术;食品科学;应用

Research on the application of nanotechnology in food science

LU Na

（Linyi Inspection and Testing Center of Shandong Province， Linyi 276004， China）

Abstract： Nanotechnology is an interdisciplinary technology system integrates chemistry， interface science， microfabrication and other disciplines， and has been widely used in many fields of society. In recent years， many scientific research results of nanotechnology have been widely used in the field of food science， so that food technology has been improved， and some new types of food have been developed. With the continuous progress of science and technology， nanotechnology will be more comprehensively developed in the field of food science.

Keywords： nanotechnology; food science; application

在社会飞速发展的今天，食品安全问题越来越引发社会的高度关注。纳米技术作为目前科学界最具发展前景的技术之一，在食品科学领域得到了广泛应用并发挥了积极的作用[1]。本文概述了纳米技术的特性，并分析了其在食品科学中的应用及其发展前景，以促进纳米技术在食品科学领域的进一步创新发展。

1 纳米技术和纳米食品的含义

1.1 纳米技术

纳米技术是调节和操控生物物质变化的科学技术，是目前较受欢迎和重要的生物技术。经特殊处理的纳米材料无论是在材料表面，还是在量子现象等方面都会发生很大变化，使这种材料呈现出新的特点和功能，因此在科学研究中往往利用纳米分子产生的新特点研制某些特殊功能的产品，这也是现代纳米技术研究的主要目的。

1.2 纳米食品

纳米食品从广义范畴上来讲，是指在生产过程中使用了纳米高科技技术的食品;从狭义上理解，只有利用了纳米技术并对食品进行制作和创新的产品，才可被称为纳米食品。当前人们所说的纳米食品一般是指广泛意义上的纳米食品。纳米技术在食品生产中被广泛应用于食品包装中，其主要作用是在一定程度上延长食品相对安全的保鲜时间。

2 纳米技术的应用

目前，纳米技术已实现了与众多学科的交叉融合，并且在社会各领域的应用范围都很广，特别是在食品领域更是得到了很好的开发和利用，在给食品加工行业带来许多新变化的同时，也使食品工业迎来了许多发展的新契机。在食品生产制造领域，纳米技术在食品的生产制造、材料包装等方面都得到了广泛应用。

2.1 纳米加工技术的应用

运用纳米技术打破构成物质的分子以及原子的内部结构，对其按照一定的原则进行重新编辑和破译内部程序，使物质的内部构成发生变化，进而提升这种物质的某些特殊成分对其他物质的吸附能力，促进包含养料在内的部分营养物质在人体内的传送，进而在一定程度上促进某些有益于身体健康的矿物质元素的吸收，延长食品中部分营养物质元素发挥效用的时间，以此延长食品的相对安全时间。随着科学技术的发展，当前工业上常采用纳米技术对矿物质、再生植物蛋白纤维、高分子碳水化合物以及维生素等进行纳米化处理[2]。 例如，淀粉这种高分子碳水化合物经纳米技术处理后，使其固有的性质发生了变化，使用性能得到有效提升，用于食品加工中可达到增稠的目的。大豆纤维这种再生植物蛋白经纳米化处理后转变为一种具有高活性的纤维素，加速物质分子之间的反应速度，在工业生产中其具有吸收附着和减缓释放的作用，对部分易挥发的香味成分以及某些需延长留存时间的营养元素起抑制作用。食品工业生产中的一种抗氧化酶的活性物质硒能够调节人体的免疫功能，可保护人体细胞免受损伤，人体一旦缺少硒元素，就会大大降低人体的免疫功能，过量食用富含硒元素的食品会导致硒过量，从而对人体产生毒副作用，影响人体健康。经纳米技术处理后的纳米硒具有较低的毒性和较高的效能，对于肝脏具有很好的保护作用，能对肿瘤生长起到一定的抑制作用，同时能有效调节人体免疫力。

2.2 纳米过滤膜的应用

在工业上使用纳米过滤膜技术能将食品中多种营养元素和具有功能的成分有效分离出来，纳米过滤膜技术具有良好的分离提纯效果。纳米过滤膜的孔径只有几纳米，十分微小，是一种介于以压力为推动力的超强膜分离技术和以压力差为推动力的逆渗透之间的一种膜分离技术。目前在食品工业生产中，纳米过滤技术应用较广，如可用于乳清蛋白的浓缩、各种食品调味液的脱色、果汁浓缩等。例如，要想去除葡萄酒里的色素，可采用纳米过滤技术进行提纯处理[3];为了使不能食用过多糖分的人喝上各种口味的牛奶，可运用纳米过滤提纯处理技术，使用纳米过滤器从牛奶中将乳糖成分提取出来，同时用其他类糖分代替，这种过滤提纯的方式意味着在对食品进行加工处理时没有必要采用化学制品或加热的方式，可使食品安全得到更有效的保障。纳米过滤器经过科学改造后，能将牛奶或水中的一些杂质清理干净，从而起到杀菌消毒的作用，还可以使食品中的矿物质等营养元素得以保留，人们饮用牛奶时无需加热即可直接饮用。

2.3 包埋技术在纳米食品中的应用

由于纳米技术具有保鲜的特性与功能，因此可以考虑将纳米技术与其他技术有机结合在一起，研发出增加营养、提高身体素质、预防疾病、调节身体状态和抗衰老的保健食品。纳米包埋技术用途很广，食品工业中可将脂质材料包装成颗粒状的纳米进行有效利用，从而加工成可食用的食品。这种经过处理的食品在纳米包埋技术的作用下，能改变食品原来的味道，并且能加速其在人体内的运输，具有很强的减缓释放功能，可以使食品在人体的停留时间增加2～3倍，从而使营养成分能有效被人体吸收利用。由于纳米微粒本身在功能上可免受某些生物因子的破坏，因此可提高生物利用率1.8～2.2倍。硫辛酸具有防止物质氧化的能力，存在于动物的肝脏，豌豆、甘蓝、西蓝花和番茄等植物的内部构成组织中。硫辛酸还可与其他物质联合发挥出更强大的功能，其与二氢硫辛酸联合在一起，基本能消除人体内的全部自由基。将硫辛酸制成的纳米粒用聚合纤维素脂包埋起来，可以延长硫辛酸包裹食物的保鲜期，且可以明显改善其氧化后产生的难闻气味，同时还可避免其在人体的胃肠道中发生降解，因此可以在很大程度上提高其自身体内的吸收利用程度，在食品保健方面具有很大的开发和应用潜能[4]。

2.4 纳米添加剂在纳米食品中的应用

在对一些传统类食品进行加工制造过程中，纳米技术可实现对食品的创新再造，如人们日常生活中比较熟悉的罐头、各种奶类制品以及一些饮料等，这些产品就是运用纳米技术，在生产中使食品的性能按照需要和一定的标准进行改造，从而产生不同程度的保鲜效果，并由此获得较为合理的性能和价格的匹配度，这也是纳米技术应用于食品领域的重要作用。在食品的生产加工领域应用纳米技术可替代某些添加剂，从而减少使用大量添加剂对人体健康造成的危害，纳米添加剂的应用可在尽可能保证人体健康的前提下延长食品保持新鲜度的时间。由于纳米级添加剂能有效地分布于各种食物中，提高其使用效率，因此可利用其减缓释放的功能延长食品的保鲜时间[5]。

2.5 纳米催化技术的应用

酶是天然存在的一种纳米级别的具有催化作用的物质，在生物药剂制作、食品生产制造加工业、化学工程等领域得到很好的应用。由于酶具有不稳定性和使用时间短等问题，在应用方面效率不是很高。纳米微粒很小，既能增加蛋白质的性能，也能有效增加蛋白质的利用率。在酒类生产领域，以纳米或无机材料纳米TiO二芯为原材料制作的白酒陈化装置在应用于葡萄酒或其他酒类生产的加工工艺上，能使酒的生物特性发生变化，因此可用作催化果类酒中的酯化与氧化等反应，既可以加快果类酒的陈化过程，缩减其陈化时间，又能克服传统果酒陈化时间过长的问题，大大提高生产效率。

2.6 新型纳米传感器件的应用

新型传感器件是纳米技术、生物科学技术以及电子材料的结合，它可以加快食品检测效率。纳米材料是非常灵敏的传感器，它能融合生物芯片等高新技术，使生物分子的探测更高效。目前融合了纳米技术的生物传感器已被广泛应用于细菌监测、农产品检验和人体内代谢物检测等方面。任何用作生命传感器的纳米材料或元件的构成至少具有两个特性：①具有对物质进行分析和辨识的特定功能;②在对某些物质进行分析的过程中，它们能生成一种特殊的标记信息，并且这种标志信息可由纳米材料结构本身产生或由纳米材料构成相对稳定的分子。纳米材料的这两种特性使纳米技术在食品科学工程领域得到了更广泛的应用。

3 纳米技术在食品科学上应用的前景

近年来，在医学领域被广泛应用的纳米技术成果正逐渐应用于食品行业，从而完善了食品行业的工艺流程，研制出了部分新型的保健食品。目前，我国纳米食品产品种类已达到了300余种，部分含有纳米高级增味剂的食物和维生素也开始进行商品化。虽然纳米技术目前在食品行业中的应用启动缓慢，但在未来具有很大的发展前景，特别是在以下几个方面的应用：①将食品基质作为一种转运工具，对生物体中的活性物质进行有效转运，通过此方法改善食品卫生水平;②作为一种功能强化剂原料，可用于新鲜的、具有特殊风味和结构的食品开发;③可用于开发具有保护功能或自密封特性的纳米结构新型材料;④开发具有抵御强力细菌功能特性的材料，这种材料在食品包装制造中可作为具备自消毒作用的接触面材料。综上所述，新技术的发展都会面临不同的挑战。为了维护人体健康，对于一些高科技融入纳米技术的材料，特别是对纳米颗粒的危害性的测评和预估，还需进一步的深入探讨。鉴于产品制成的质量控制因素与环境检测控制的目标，相应的监测方法也须紧随其后，跟上其发展的步伐。

随着我国高科技技术的飞速发展，纳米技术在食品生产领域得到广泛应用，有力地促进了食品科学工程的不断进步与发展，这是纳米技术对人们的生产生活产生的积极作用。但纳米技术在以其独特的优势被广泛应用于食品生产领域的过程中，在一定程度上也会对人体的健康产生一定的影响。因此，纳米技术在未来的发展过程中须不断加以改善，最大限度地减少其给人体带来的不良影响，推动食品科学工程的健康发展。

4 结语

纳米技术作为当前最具发展前景的高科技技术之一，在食品科学工程领域得到了不同程度的开发与应用，满足了人们对于食品的需求，为人们的身体健康提供了安全保障，在人们的生产生活中发挥了重要的作用。当前纳米技术虽不够成熟和完善，但拥有无限的发展潜力，未来可引领食品科学技术的新发展。

参考文献

[1]邢丽君.食品检测技术存在的问题及解决措施探讨[J].中国食品工业，2022（4）：127-128.

[2]孙宏娟.基于食品安全背景的食品检测工作创新发展研究[J].现代食品，2022，28（3）：121-123.

[3]王利，周京丽，杨洪波.我国食品安全现状与食品检测技术发展研究[J].大众标准化，2022（3）：165-167.

[4]米雪.食品检测与现代分析仪器的应用[J].中国食品工业，2021（21）：108-110.

[5]柳红娟.浅析食品检测实验室内部质量控制技术[J].石河子科技，2021（5）：60-61.