納米技術在農業(yè)和食品中的運用

納米技術在農業(yè)與食品中的運用孟佳林費雯納米技術在農業(yè)的應用

費雯2003年9月，美國在發(fā)布的農業(yè)發(fā)展路線圖中首次提出：重視納米技術在農業(yè)和食品工業(yè)中的應用。根據美國農業(yè)部門的預測，納米技術將使整個農業(yè)生產方式和食品工業(yè)發(fā)展發(fā)生變革，改變食品生產、加工、包裝、運輸和消費的方式。許多國家已經認識到納米技術在農業(yè)食品部門的應用前景，在這方面投入了大量研發(fā)力量。伊朗政府也重點投資于納米技術在農業(yè)和食品上的應用研究，由農業(yè)部門出面資助35個實驗室組成研究團隊開展此方面的研究，并已取得一定研究成果。精確農業(yè)精確農業(yè)是利用重要的作物參數和知識在適當的尺度上優(yōu)化生產系統管理，根據特定地塊的作物潛在生產能力控制不同的投入水平（如肥料、殺蟲劑、除草劑等）。精確農業(yè)的核心是對變化因素進行精確管理，變化因素包括：空間因素、時間因素和預測因素。利用納米技術生產的微型傳感器和監(jiān)測系統對未來的精確農業(yè)產生重大影響。納米裝置的一個重要作用是增加與全球定位系統有關的自主傳感器的應用，用于實時監(jiān)測。這些納米傳感器可以遍布田間，用于檢測土壤養(yǎng)分和農作物生長情況。美國和澳大利亞的一些農場已經在使用這種傳感器，它們可以及早檢測到環(huán)境的變化，可以為決策者提供準確信息，幫助農民作出明智的決定，提高農業(yè)的生產效率。智能施藥系統

20世紀后半葉以來，農業(yè)病蟲害的控制經歷了從利用殺蟲劑到傳統方法與生物方法相結合的病蟲害綜合管理系統。將來具有新型的納米裝置可以運用到農業(yè)的智能化中，這類裝置可以針對不同的病蟲害采取準確的補救措施，它們可以將所發(fā)現的問題及時提醒農民，幫助農民定量、定向地給農作物治病。運用納米技術生產的新型農藥更易于溶于水，也可以自然分解為無害成分?？茖W家們正在研究能夠針對環(huán)境變化施肥和施藥的新技術，促進農作物對水、農藥和化肥的高效吸收，以降低污染，使農業(yè)對環(huán)境更加友好。納米技術還有助于提高農作物的產量和營養(yǎng)價值。食品包裝與加工

由專業(yè)咨詢公司進行的調查研究預測，納米食品的市場將從2004年的26億美元發(fā)展到2010年的204億美元。該調查報告認為，到2010年，亞洲將成為納米食品的最大市場。由此可見，納米技術在食品產業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ{米食品加工、納米包裝材料、納米檢測技術等方面的研究尤為活躍，成為納米技術在食品工業(yè)應用的研究熱點。

運用納米技術研發(fā)的包裝系統可以修復小的裂口和破損，可以適應環(huán)境的變化，并且能在食品變質的時候提醒消費者。此外納米技術可以改進包裝的滲透性、提高阻隔性、改進抗損和耐熱，形成抗菌表面，阻止食物發(fā)生變質。除包裝外，納米技術對功能食品和互動食品的研發(fā)也有很大促進作用，這些食品能夠按照人體需求更有效地提供營養(yǎng)。這類食品可以暫存人體內，需要時再把營養(yǎng)輸送給細胞，這個領域的關鍵是開發(fā)納米膠囊，把它們存入食品中，用于輸送營養(yǎng)。納米生物農藥納米生物農藥是利用植物源農藥使其粒子納米化，使原始中藥類復雜成分所表現的粒子組、部分固相沉積、部分揮發(fā)油漂浮、相當一部分不溶于水的復雜非均相體系，變?yōu)榱烁叻稚?、極易溶于水的穩(wěn)定均相體狀態(tài)，其物理、化學、和生物學也隨之發(fā)生突變。運用鈉米技術促使植物細胞壁破壁，使有效的脂溶性和水溶性的殺蟲物質有效釋放并直接作用于害蟲，極大的提高了藥效。并且納米物質的表面效應(粒度越小，比表面就越大)，充分降低用藥量，從而在使用經濟性上得到突破。像煙堿進行鈉米技術加工后制備成的對人畜完全無毒副作用的鈉米生物農藥其殺蟲效果達到普通農藥的3倍，而生產成本相當于普通農藥的一半。納米肥料納米肥料是納米生物技術的一個分支，是用納米材料技術構建、用醫(yī)藥微膠囊技術和化工微乳化技術改性而形成的全新肥料，包括納米結構肥料與納米材料包膜或膠結緩／控釋肥料。緩/控釋肥料包膜和膠結材料需創(chuàng)新

為了提高肥料利用率，保護生態(tài)環(huán)境，肥料工作者加速研究包膜肥料或稱為緩控釋肥料，大大提高了肥料養(yǎng)分利用率。由于包膜材料價格過高，包膜肥料的價格也隨之提高，與等養(yǎng)分的原肥料相比，每噸提高500元以上，因此，大田作物很難使用，基本上用于草坪和園林。在緩/控釋肥料技術研究上，我國材料研究滯后，基本上按發(fā)達國家的模式。“九·五”以來，因為知識產權的原因，開始研究新的肥料包膜和膠結材料，大多處于中試階段，未在生產中推廣應用。使用納米材料包膜由于用料省，本身就是從源頭上對緩／控釋肥料的創(chuàng)新。發(fā)展無公害設施蔬菜急需替代肥料

我國現有140萬公頃設施蔬菜，土壤污染嚴重。要解決大棚土壤污染問題，基質栽培必將代替土壤栽培，營養(yǎng)液是必不可少的生產技術。無論是溫室用全價營養(yǎng)液，還是目前社會上時髦的“沖肥”，當水溶液的pH值超過7時，離子態(tài)的磷和中、微量元素將產生沉淀，堵塞管道。一般將pH值控制在6．0—6．5，在實踐中應用很困難，特別是北方石灰性土壤地區(qū)，水的pH值甚至達到8．0，軟化水的處理費用太高。納米結構肥料由于小尺寸效應，有可能解決養(yǎng)分的沉淀問題。有機肥料產業(yè)化需要納米級造粒粘結劑我國城鄉(xiāng)有機廢棄物每年產出量40億噸，其中規(guī)?；笄輬黾S便每年大約3億噸，成為農村主要面源污染源，資源化產業(yè)化處理利用是解決有機廢棄物污染的根本出路，而有機肥料產業(yè)化的關鍵是造粒問題?！熬拧の濉逼陂g，曾研制了CF-2造粒粘結劑，但發(fā)酵物料需烘干粉碎后方能造成園顆粒狀。在上海攻關項目實施過程中，我們又研制了納米級造粒粘劑CF-3，解決了發(fā)酵有機物料直接造粒問題。在農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中，有機肥料產業(yè)化和商品化是必然趨勢。那么，納米科技在農業(yè)中到底有哪些應用呢？納米科技在農業(yè)中應用實例事例一：納米娟花所謂納米絹花,就是在絹花的基礎上進行納米材料處理,使絹花除了單一的欣賞功能外,賦予更多新的功能與用途。它具有消除環(huán)境臭味與煙味,還可對新裝修的房間進行空氣凈化,并且還能源源不斷向空氣中釋放有利人體健康的負離子,更奇的是它不會臟,不管你放多久它都能保持嶄新如初.在你的居室內或客廳

及人群多的環(huán)境進行布置擺放,能為你創(chuàng)造一個清新的空氣環(huán)境。事例二

納米技術在遺傳育種中的應用

納米技術結合轉基因技術在培育新品種方面取得了突破性的進展。通過納米技術先將DNA，染色體全部分解為單個基因，然后根據需要進行組裝，轉基因整合成功率幾乎可達100％[12]。研究成果表明，科研人員可以讓單個DNA分子鏈展現出其內部的精細結構，并可以操縱它實現分子結構性能改進，進而形成納米結構或圖形，使人類得以在更小的世界范圍內、更深的層次上探索生命的奧秘。事例三納米技術改良鹽堿地

鹽堿地改良技術主要是將以納米技術制造的鹽堿地改良劑“納米碳液”兌水后，均勻地噴灑在鹽堿地上，通過納米離子的有機活動，吸附土壤中的鹽、堿離子，形成疏松、透氣、PH值為中性的隔離層，從而達到鹽堿地有效改良的目的。事例四果蔬的保鮮

運用納米二氧化鈦制和納米銀分散到樹脂中制成成保鮮袋和保鮮膜，在紫外線的照射下以及在無光的情況下也能發(fā)揮其良好的殺菌效果，以及有效的分解果蔬產生的乙烯和環(huán)境中有害有機物，不使用任何藥劑就能起到良好的保鮮效果。

納米科技不僅在農業(yè)方面有很多的應用，在食品方面也有很多的應用，那么下面我們就來看看納米科技在食品方面的應用！納米材料及技術在食品中的運用孟佳林1納米材料在食品包裝中的運用——食品包裝材料

（1）納米抗菌材料（2）納米保鮮材料（3）納米防偽包裝材料

1.1納米抗菌材料

納米抗菌材料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，可以使微生物的生長和繁殖保持在一個較低的水平。目前制取抗菌材料主要是添加無機納米材料的方法。

1.2納米保鮮材料

添加納米Ti02制成的包裝材料可以防止紫外線引起的食品自動氧化變質，保護維生素和芬香化合物不受破壞，使食品保持新鮮。1.3納米防偽包裝材料納米防偽技術的原理：選擇適當體積的納米材料來呈現不同的顏色。如：Ti02、Si02粒子呈現白色，