食品納米技術(shù)

1、現(xiàn)代食品科學(xué)中的納米技術(shù)目錄目錄l緒論l納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩rl納米技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用l納米技術(shù)的安全和未來(lái)緒論緒論 納米技術(shù)是在0.10100納米（即十億分之一米）尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。由于納米技術(shù)將最終使人類能夠按照自己的意愿操縱單個(gè)原子和分子，以實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀世界的有效控制微觀世界的有效控制，所以被認(rèn)為是對(duì)21世紀(jì)一系列高新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有極為重要影響的一門熱點(diǎn)學(xué)科。什么是納米技術(shù)？什么是納米技術(shù)？納米技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段：納米技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段：一、納米微粒。包括純碳分子，即“納米管”。產(chǎn)品：防裂油漆、防曬霜、防漬織物、自潔產(chǎn)品等等。二、自主裝微集成粒

2、。目前已制造出來(lái)的納米產(chǎn)品尺寸都很小，如電腦晶片。三、自主裝納米集成功能體系。四、生物納米技術(shù)。 食品納米技術(shù)指納米材料技術(shù)在食品科技領(lǐng)域，尤其是功能食品功能食品領(lǐng)域里的應(yīng)用。它更關(guān)注在小尺寸下食品原料表現(xiàn)出的物理化學(xué)性質(zhì)，以及在小尺寸下通過(guò)物理化學(xué)改性手段得到的食品原料新的營(yíng)養(yǎng)和功能特性及相關(guān)的安全理解。在具體研究?jī)?nèi)容從三個(gè)方面得到體現(xiàn)：食品納米結(jié)構(gòu)、功能性納米顆粒以及食品接觸表面。什么是食品納米技術(shù)？什么是食品納米技術(shù)？ 從納米材料科學(xué)角度考慮，功能食品的制備功能食品的制備應(yīng)包括以下幾個(gè)內(nèi)容：- 單體制備技術(shù)單體制備技術(shù) 強(qiáng)化食品材料原有的營(yíng)養(yǎng)與功能活性營(yíng)養(yǎng)與功能活性；- 納米自組裝技術(shù)納

3、米自組裝技術(shù) 通過(guò)合理的設(shè)計(jì)以及有機(jī)的組裝，保護(hù)和發(fā)揮食品材料的營(yíng)養(yǎng)與功能價(jià)值。- 食品感官技術(shù)食品感官技術(shù) 納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩rl發(fā)達(dá)國(guó)家及部分發(fā)展中國(guó)家均提出重視納米技術(shù)在農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)和食品工業(yè)中的應(yīng)用；l納米技術(shù)目標(biāo)均涉及，包括食品微觀結(jié)構(gòu)、香味、貯藏期、病菌控制、信息技術(shù)等；l均涉及：建立對(duì)攝入納米顆粒的生物累積及潛在毒性的評(píng)估體系，如攝入量評(píng)估、新型食品毒理學(xué)和過(guò)敏性評(píng)估；l均對(duì)農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域加大了投資力度。國(guó)內(nèi)外食品納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)外食品納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r研究領(lǐng)域主要集中在：- 納米工程- 病毒污染- 環(huán)境污染食品包裝和安全監(jiān)測(cè)食品包裝和安全監(jiān)測(cè)以美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)食

4、品項(xiàng)目導(dǎo)向?yàn)槔杭夹g(shù)項(xiàng)目主要集中在：- 表面生物選擇性- 納米生物處理以美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)食品項(xiàng)目導(dǎo)向?yàn)槔貉芯恐黝}主要集中在：- 食品生物處理納米技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用納米技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用食品納米技術(shù)已經(jīng)介入的領(lǐng)域食品納米技術(shù)已經(jīng)介入的領(lǐng)域l納米食品包裝材料l食品加工與貯藏l食品納米標(biāo)簽l納米技術(shù)監(jiān)控食品l納米食品添加劑l應(yīng)用納米技術(shù)運(yùn)輸活性物質(zhì) 納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用 （1） 納米抗菌材料 （2） 納米保鮮材料 （3） 納米防偽包裝材料 （4） 智能型納米包裝材料納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用-納米抗菌材料納米抗菌材料 納米抗菌材料

5、是一類具備抑菌性能的新型材料，由于材料本身賦予了抗菌性抗菌性，可以使微生物的生長(zhǎng)和繁殖保持在一個(gè)較低的平。目前制取抗菌材料主要是添加無(wú)機(jī)納米材料的方法。 納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用-納米保鮮材料納米保鮮材料 添加納米納米Ti0Ti02 2制成的包裝材料可以防止紫外線引起的食品自動(dòng)氧化變質(zhì)，保護(hù)維生素和芬香化合物不受破壞，使食品保持新鮮。 納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用-納米防偽包裝材料納米防偽包裝材料 納米防偽技術(shù)的原理原理：選擇適當(dāng)體積的納米材料來(lái)呈現(xiàn)不同的顏色。如：Ti02、Si02粒子呈現(xiàn)白色，Cr03呈綠色，F(xiàn)e203呈褐色。這些物質(zhì)對(duì)周

6、圍環(huán)境敏感。 當(dāng)把具有這些特性的納米粒子加入包裝材料中，人們?cè)谶x擇商品時(shí)便可利用溫度、光線等加以鑒別，從而達(dá)到防偽的目的。 納米材料在食品包裝中的運(yùn)用納米材料在食品包裝中的運(yùn)用-智能型納米包裝材料智能型納米包裝材料Four Steps品質(zhì)感應(yīng)器品質(zhì)感應(yīng)器Step one檢測(cè)物質(zhì)檢測(cè)物質(zhì)Step two激發(fā)顏色變化激發(fā)顏色變化Step three 消費(fèi)者警惕消費(fèi)者警惕Step four 1.1.4 智能型納米包裝材料智能型納米包裝材料納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用特性納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用特性表面反映活性高特特催化效率高吸附能力強(qiáng)顆粒比表面積大性性 納米材料在食品檢測(cè)中的應(yīng)用納米材料在食品檢測(cè)中

7、的應(yīng)用 利用納米特性，將納米顆粒引入到傳感器研究中，可大大增強(qiáng)傳感器的靈敏度增強(qiáng)傳感器的靈敏度。生物納米傳感器可檢測(cè)食品中化學(xué)污染物并標(biāo)記損失分子和病毒，從而好更好控制、檢測(cè)和分析生物結(jié)構(gòu)納米環(huán)境。 納米納米“電子舌電子舌”和和“電子鼻電子鼻” ” l納米“電子舌”：運(yùn)用表面涂有納米導(dǎo)電高分子材料電機(jī)檢測(cè)小含量化學(xué)污染檢測(cè)小含量化學(xué)污染裝置，該“電子舌”嗅覺(jué)靈敏高，主要用于識(shí)別實(shí)物和水中雜質(zhì)，食物風(fēng)味質(zhì)量控制等。l納米“電子鼻”：主要用于識(shí)別十五種病原體病原體,判斷食物是否腐敗。 功能性食品納米技術(shù)功能性食品納米技術(shù) 食品納米技術(shù)理論，是一門關(guān)于納米物理、納米化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科在食品科學(xué)領(lǐng)域的

8、交叉科學(xué)。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上低端納米產(chǎn)品如納米茶粉等，屬于依靠簡(jiǎn)單的物理研磨技術(shù)；而主要的高端納米產(chǎn)品，多為以傳統(tǒng)膠體化學(xué)為基礎(chǔ)理論的多功能微膠囊類產(chǎn)品。 膠體化學(xué)理論的價(jià)值，主要在于以模型手段模擬真實(shí)的體系，其內(nèi)容主要有以下幾方面：- 納米級(jí)材料物化性質(zhì)；- 材料在分子水平上的相互作用與反應(yīng)；- 體系功能特性的表達(dá)。v 納米級(jí)材料的物化性質(zhì)粒徑與構(gòu)象的多樣性可模型化表述食品感官技術(shù)食品感官技術(shù)Molecular Gastronomy：直接翻譯為分子美食學(xué)或分子烹飪學(xué)。 指以化學(xué)、生物學(xué)以及物理學(xué)理論為基礎(chǔ)，在烹飪過(guò)程中運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，根據(jù)不同食品分子之間的作用及相互關(guān)系進(jìn)行烹飪，并解釋菜品

9、美味的原因。分子烹飪學(xué)的探討有助于尋找烹制蛋白質(zhì)的最佳溫度，賦予食品不同的風(fēng)味結(jié)構(gòu)，讓食物能更好地搭配，滿足人體感官的需要。典型的烹飪技術(shù)有：泡沫法和微膠囊法。紅酒泡沫紅酒泡沫- 多糖類（淀粉、魔芋、殼聚糖、海藻酸鈉）- 蛋白類（植物蛋白、動(dòng)物蛋白）- 復(fù)配膜（蛋白/多糖/礦物質(zhì)） 正在醞釀中的可食用膜制備技術(shù)可食用膜制備技術(shù)：WPI/TiO2紫外誘導(dǎo)抑菌超親水膜光誘導(dǎo)機(jī)理 在飲料工業(yè)中的應(yīng)用（制造固體飲料） 在乳制品中的應(yīng)用（果味奶粉、姜汁奶粉、可樂(lè)奶粉、發(fā)泡奶粉） 在糖果中的應(yīng)用（調(diào)色、調(diào)香、調(diào)味以及糖果的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化和品質(zhì)改善） 在食品添加劑中的應(yīng)用（酸味劑、風(fēng)味與調(diào)味料、甜味劑、色素） 目

10、前市場(chǎng)上可以見(jiàn)到的食品微膠囊產(chǎn)品已經(jīng)有很多，應(yīng)用的領(lǐng)域也很廣： 食品微膠囊食品微膠囊l改性天然運(yùn)載蛋白納米微膠囊蛋白納米微膠囊Zhen Yang, Xiaoyong Wang, Huajia Diao, Junfeng Zhang, Hongyan Li, Hongzhe Sun and Zijian Guo, Encapsulation of platinum anticancer drugs by apoferritin. Chem. Commun., 2007, 3453 DOI: 10.1039/b705326f 去鐵鐵蛋白是鐵蛋白不含鐵的形式，由24個(gè)蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成。利用去鐵鐵蛋白作

11、為納米載體包裹鉑類藥物，可向腫瘤細(xì)胞的靶向性輸送藥物。 很多腫瘤細(xì)胞表面可以大量表達(dá)鐵蛋白特異性受體，可以通過(guò)鐵蛋白受體鐵蛋白的結(jié)合介導(dǎo)對(duì)鐵蛋白（及去鐵鐵蛋白）內(nèi)吞。而鐵蛋白本身可以在體內(nèi)分解，無(wú)毒無(wú)免疫原性?？墒秤眉{米微膠囊的種類可食用納米微膠囊的種類l包埋類納米微膠囊（透明質(zhì)酸壁材等）Paclitaxel (PTX) 紫杉醇Hyaluronan glycosaminoglycan (GAG)透明質(zhì)酸 在人體的營(yíng)養(yǎng)輸送與吸收方式等方面，納米微膠囊具有微米膠囊不具有的優(yōu)勢(shì)。 與微米級(jí)膠囊相比，納米微膠囊的特點(diǎn)主要為： - 更小的尺寸尺寸 - 更大的比表面比表面 - 更高的活性活性可食用納米微膠

12、囊的價(jià)值可食用納米微膠囊的價(jià)值納米技術(shù)的安全和未來(lái)納米技術(shù)的安全和未來(lái)食品納米技術(shù)面臨的問(wèn)題食品納米技術(shù)面臨的問(wèn)題 盡管納米技術(shù)在食品工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，但是同采用任何新的食品接觸材料一樣，必須對(duì)食品產(chǎn)品中納米粒子可能的釋放以及這些材料對(duì)人類健康的安全性人類健康的安全性做出評(píng)估。而大量報(bào)告指出：納米粒子穿越血腦屏障的能力，令人對(duì)其可能帶來(lái)的毒性產(chǎn)生警惕；l英國(guó)Martin Garnett在雜志（Occupational Medicine）發(fā)表文章，指出300 nm的粒子可以進(jìn)入細(xì)胞，大于100 nm的顆?？稍诟鞣N不同的組織（包括大腦）中聚集；l英國(guó)Chaudhry提出飲食中的納米粒子和更大

13、的微觀粒子是否能夠?qū)е履c道發(fā)炎的問(wèn)題，這必須進(jìn)行測(cè)試以檢查納米食品配料或添加劑是否影響營(yíng)養(yǎng)；l2004年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家工程院建議將納米粒子當(dāng)作新的、潛在有害的材料，直到測(cè)試證明它們安全為止；l2007，歐盟第七框架協(xié)議（2007-2013年）將界面和尺寸相關(guān)的現(xiàn)象，包括對(duì)人體的安全性、健康和環(huán)境被推薦為最主要的研究課題；l2007，美國(guó)食品藥品管理局（FDA）發(fā)布首份納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品監(jiān)管調(diào)查報(bào)告，點(diǎn)名傳統(tǒng)的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)不再適用于納米產(chǎn)品。食品納米技術(shù)的未來(lái)食品納米技術(shù)的未來(lái)l納米技術(shù)是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)；l食品安全食品安全的問(wèn)題并非納米技術(shù)的后果，而是一種客觀實(shí)在，因?yàn)榧{米尺度的物質(zhì)在自然界是客觀存在的；l納米技術(shù)的安全性，本質(zhì)不僅僅是尺度，還有材料本身的性質(zhì)材料本身的性質(zhì)；l由于納米粒子穿透性強(qiáng)，在對(duì)其安全性評(píng)價(jià)安全性評(píng)價(jià)中考慮致癌、致畸、致突變和慢性毒性顯得尤為重要l國(guó)際上尚未形成統(tǒng)一的針對(duì)納